Датчик температуры на. Датчики температуры в автомобиле: виды, устройство и принцип работы

Вы ищете, чем заняться? Присоединяйтесь к нам на выставке VISION!

4-6 октября 2022 г.

onsemi продемонстрирует свои интеллектуальные сенсорные решения для промышленных рынки. Наши специалисты будут доступны на стенде, чтобы обсудить и помочь вам поддержите ваше приложение и вызовы дизайна.

Считайте меня!

Поиск & Подать заявкуНачало карьерыОпыт карьерыКто мы

Стажировки Подать заявку на стажировкуЧасто задаваемые вопросыОтношения с университетами

Преимущества карьеры

Где мы

Главная > Продукты > Датчики > Управление температурным режимом > Датчики температуры

Продукция

Техническая документация

Загрузка. ..

Печатные, высокочувствительные гибкие датчики температуры для мониторинга температуры тела человека: обзор | Nanoscale Research Letters

• Nano Review
• Открытый доступ
• Опубликовано: 15 октября 2020 г.

• Йи Су ^{1 na1} ,
• Chunsheng Ma ^{1  na1} ,
• Jing Chen ^{2  na1} ,
• Huiping Wu ³ ,
• Weixiang Luo ³ ,
• Yueming Peng ⁴ ,
• Zebang Luo ² ,
• Lin Li ² ,
• Yongsong Tan ² ,
• Olatunji Mumini Omisore ² ,
• Zhengfang Zhu ² ,
• Lei Wang ² и
• …
• Хуэй Ли ²  

Письма об исследованиях в области наноразмеров том 15 , Номер статьи: 200 (2020) Процитировать эту статью

• 16 тыс. обращений

• 44 Цитаты

• Сведения о показателях

Abstract

В последние годы разработка и исследование гибких датчиков постепенно углублялись, а также улучшались характеристики носимых гибких устройств для контроля температуры тела. Для человеческого тела изменения температуры тела отражают много информации о здоровье человека, а аномальные изменения температуры тела обычно указывают на плохое здоровье. Хотя температура тела не зависит от окружающей среды, окружающая среда легко влияет на температуру поверхности тела, что создает проблемы для оборудования для мониторинга температуры тела. Чтобы добиться точного определения температуры различных частей человеческого тела в режиме реального времени, исследователи разработали множество различных типов высокочувствительных гибких датчиков температуры, совершенствующих функцию электронной кожи, а также предложили множество практических приложений. В этой статье рассматривается текущий статус исследований высокочувствительных гибких датчиков температуры, используемых для отслеживания изменений температуры тела. Во-первых, были обобщены обычно используемые подложки и активные материалы для гибких датчиков температуры. Во-вторых, вводятся шаблонные методы изготовления и процессы гибких датчиков температуры. Затем всесторонне обсуждаются гибкие характеристики измерения температуры, включая диапазон измерения температуры, чувствительность, время отклика, температурное разрешение. Наконец, продемонстрировано применение гибких датчиков температуры на основе очень тонкого рисунка, и намечены будущие задачи гибких датчиков температуры.

Введение

Вся жизнедеятельность человеческого организма основана на обмене веществ и относительно постоянной температуре тела, необходимой для здорового обмена веществ [1]. Гипертермия или гипотермия влияет на активность ферментов в организме, тем самым нарушая нормальную работу обмена веществ человека, вызывая нарушения различных клеток, тканей и органов, а в тяжелых случаях даже смерть. Можно видеть, что относительная стабильность температуры тела является необходимым условием для поддержания стабильной среды в организме и обеспечения нормального хода жизнедеятельности, такой как обмен веществ. Для человеческого тела изменения температуры тела отражают много информации о здоровье человека, а аномальные изменения температуры тела обычно указывают на плохое здоровье. В мониторинге здоровья человека [2, 3] температура тела является существенным фактором, который нельзя игнорировать, и особенно важен оперативный и точный мониторинг температуры тела.

Гибкие датчики температуры развиваются в сторону носимых, высокочувствительных, портативных, больших площадей, точных и отображающих тренды в реальном времени. Гибкий датчик температуры в основном использует изменение электрического сигнала термочувствительного материала из-за изменения температуры для реализации мониторинга температуры в реальном времени [4]. Он также использует характер гибкой подложки, чтобы плотно прилегать к коже, чтобы реализовать свою функцию. По сравнению с традиционными приборами для измерения температуры, в дополнение к тому, что их трудно носить с собой, они дороги и применимы для мониторинга, существуют ограничения, связанные с преднамеренным или непреднамеренным движением пациента и невозможностью контролировать определенные места (например, раны) [5]. ], места удаления опухоли в организме [6]), может легко привести к неточным или несовершенным результатам измерения. Чтобы решить вышеуказанные проблемы, носимые гибкие, тонкие и чувствительные датчики температуры с узором стали предметом научных исследований.

В последние годы исследования гибких датчиков температуры для мониторинга температуры тела постоянно развиваются, и существует много инноваций [7]. Использование шаблонного изготовления для изготовления гибких датчиков температуры большой площади стало тенденцией развития [8]; имитация биологических структур в природе — отличная идея [9]. Ноги осьминогов, обладающие адсорбционными свойствами, щеки гадюк, способные ощущать изменения биологической температуры [10], и усикоподобные структуры [11] некоторых членистоногих или млекопитающих также имеют функцию восприятия температуры; чтобы четко отображать температуру тела, контролируемую датчиком, исследователи будут располагать гибкий датчик температуры [12,13,14], а устройство формирования изображения или его электрохромный материал можно использовать для визуализации тепловизионного картографирования [5, 15]. , 16]. Углубленные исследования гибких датчиков температуры также обеспечивают соответствующую техническую поддержку для удовлетворения высоких требований, таких как высокочувствительный мониторинг температуры тела.

В этой статье рассматривается недавний прогресс в исследованиях высокочувствительных гибких датчиков температуры для контроля температуры тела человека, теплочувствительных материалов, производственных стратегий, основных характеристик и приложений. В первой части будут выбраны материалы для гибких датчиков температуры и обобщены различные гибкие подложки, термочувствительные материалы, которые можно использовать в качестве гибких датчиков контроля температуры. Вторая часть посвящена использованию гибких датчиков температуры в литературе последних лет. Рассмотрен метод изготовления по шаблону, показан типичный производственный процесс. В третьей части представлены критические рабочие параметры датчиков температуры. В четвертой части показаны сценарии применения и практическое применение гибких датчиков температуры в последние годы. Наконец, кратко обсуждаются потенциальные проблемы и перспективы развития печатных высокочувствительных гибких датчиков температуры.

Методы

Материал

Гибкие подложки

В последние годы применение и исследования гибких материалов в области электронных технологий, медицины и здравоохранения постепенно расширяются. Изготовление гибких датчиков требует, чтобы сам датчик был гибким, растяжимым и пластичным, а также подложки и схемы, от которых он зависит. Специфические характеристики растяжения и растяжения для адаптации к адгезии на поверхности человеческого тела, обычные гибкие подложки обычно перерабатываются в пленку, такую ​​как полидиметилсилоксан (ПДМС) [17,18,19].,20], полиимид (ПИ) [21, 22], полиуретан (ПУ) [23], полиэтилентерефталат (ПЭТФ) [24, 25], поливиниловый спирт (ПВС) [26], поливинилбутираль (ПВБ) [27] , бумага [28, 29], силиконовый каучук [5, 30, 31] и более безопасные для кожи биоразлагаемые материалы, такие как пектин [32], хлопок, шелк [33] и другие целлюлозные материалы [34]. { — 1}\). А его модуль Юнга равен \(\приблизительно 3,7 \,{\text{МПа}}\) [38], что делает растяжение и деформацию более 200%. Учитывая его превосходную растяжимость, растяжимость, термоэлектрические свойства [39{- 1}\)). Это модуль Юнга ≈\(2,8\,{\text{ГПа}}\) [6, 48]. Полиуретановые (ПУ) материалы с биоадаптируемостью, хорошей пластичностью при растяжении [49], экономичным и практичным применением в датчиках температуры для мониторинга температуры тела человека [50]. Тонкопленочная гибкая подложка не только обладает отличными механическими свойствами, но и подходит для прикладных исследований в области гибких датчиков температуры, основанных на превосходных тепловых свойствах. Как показано на рис. 1. В дополнение к использованию вышеупомянутых органических полимерных материалов в гибких ощущениях, обычные ткани или другие биоразлагаемые материалы, такие как ткань [51, 52], шелк [53] и хлопок [54], также являются мягкими и деформируемый, легкий, экономичный, дышащий, удобный, прочный и многоразовый. Другие преимущества также ожидаются и рассматриваются в качестве основного материала для гибких датчиков температуры.

Полноразмерная таблица

Схематическое изображение материалов подложки для части гибких датчиков. По часовой стрелке сверху справа: полиимид (PI) [55], полиуретан (PU) [56], пектин [32], шелк [33], целлюлоза [57], бумага [28], экофлекс [31], полидиметилсилоксан (ПДМС) [ 58]

Полноразмерное изображение

Тепловой материал

Активный материал является чувствительным в датчике, который отвечает за прямое и эффективное реагирование на источники тепла и тепловые сигналы, его свойства напрямую определяют работу датчика температуры, включая чувствительность температуры, продолжительность времени отклика, долговечность и температурное разрешение [59].]. Термочувствительный материал, который прост в изготовлении, имеет доступное сырье, биоадаптируется и обладает определенной степенью пластичности и отличными характеристиками, более привлекателен для углубленных исследований гибких датчиков температуры [60,61,62].

Углерод

Много усилий было приложено для создания чувствительных к температуре проводящих композитных материалов путем включения различных проводящих наполнителей (таких как материалы на основе углерода, проводящие полимеры и металлические частицы) в матрицы полупроводников и изолирующих полимеров. Обычные углеродные материалы включают сажу (CB), графит (Gr), углеродные нанотрубки (CNT) и графен.

Технический углерод (CB) и графит часто используются в качестве токопроводящих наполнителей из-за их превосходных электронных и механических свойств и низких затрат на обработку. Среди них CB легко образует агрегаты при смешивании с полимерами с образованием композиционных материалов, и изменения температуры будут влиять на его электрические свойства [63]. Стабильность приводит к более высокому температурному коэффициенту сопротивления (TCR) [64]. Графит представляет собой аллотроп углерода с хорошей электропроводностью, теплопроводностью и химической стабильностью, а коэффициент теплового расширения меньше \(5,0 \times 10^{ — 6} \,{\text{K}}^{ — 1} \) [65]. { — 1}\), результаты доказывают, что чувствительность композитного материала Gr-PDMS выше. Хуанг и другие исследовали и изготовили наполненный графитом композитный материал из полиэтиленоксида (ПЭО) и поливинилиденфторида (ПВДФ) [68] (рис. 2b), который можно легко прикрепить к поверхности человеческого тела с переменной кривизной через простой процесс центрифугирования. Датчик температуры с диапазоном чувствительности 25,0–42,0 °C, с высоким разрешением 0,1 °C и высокой циклической стабильностью, отличной защитой от помех (в том числе против изгиба и водонепроницаемостью) и может поддерживать датчик в течение 1 месяца. Он может непрерывно измерять температуру подмышек в течение длительного времени. Его превосходные механические свойства могут быть связаны с тем, что частицы Gr как наполнители в композите меньше двигаются при различной кривизне. Тепловые характеристики связаны с тепловым расширением полимера. Будучи одномерным наноматериалом, углеродные нанотрубки соединяются в пространственную топологическую структуру [69]. {— 1}\)) [71]. В последние годы, по мере углубления исследований углеродных нанотрубок и наноматериалов, также постоянно раскрываются широкие перспективы их применения. Углеродные нанотрубки обладают отличными характеристиками теплопередачи, а УНТ имеют значительное соотношение размеров, поэтому они расположены вдоль направления длины. Производительность теплообмена очень высока, и применение гибких датчиков температуры также постоянно обновляется, включая отличные конструктивные идеи и производительность [72]. Были изучены композиты, образованные углеродными нанотрубками и поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонатом) (PEDOT: PSS), и было обнаружено, что характеристики многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) и одностенных углеродных нанотрубки (ОСУНТ) не были одинаковыми [73]. При той же температуре композиционные материалы, образованные МУНТ и ПЭДОТ: ПСС, позже, при снижении импеданса композита, также снижают его чувствительность к температуре и влажности [74]. Ким и др. [75] использовали процесс мокрого прядения, а также использовали композит PEDOT: PSS. Композитные с ним ОУНТ могут значительно повысить электропроводность и коэффициент мощности композита, а также улучшить характеристики композита (рис. 2d).

Различные гибкие датчики температуры на основе углеродных материалов. a СЭМ-изображения композита графит-ПДМС [67]. b Микрофотографии всей поверхности ПЭО1500/ПВДФ/Гр [68]. c Схематические диаграммы и изображения кибердерева, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) [76]. d СЭМ-изображения композитных волокон УНТ/PEDOT:PSS с содержанием УНТ 40% масс. [75]. e СЭМ-изображения CrGO100 [54]. f СЭМ-изображение поперечного сечения ЗНС на PDMS [86]

Изображение в полный размер

Традиционные методы производства биологических материалов основаны на обратной инженерии биологических структур, бионике и биологическом вдохновении. Биологические структуры часто превосходят искусственные материалы. Например, высшие растения с высокой чувствительностью воспринимают изменения температуры. { — 1}\), что на два порядка выше, чем у лучшего на сегодняшний день датчика, а диапазон температур мониторинга составляет 35–75 °C. Многие виды исследований датчиков температуры позволяют достичь высокой чувствительности в узком диапазоне температур, но в широком диапазоне температур (40 К) характеристики срабатывания недостаточны. Также обратитесь к биологической чувствительной к температуре структуре змей в природе — мембрана ямки змей, биологическая мембрана имеет исключительно высокую чувствительность к температуре и расстоянию. С его помощью можно определить местонахождение теплокровной добычи на определенном расстоянии. Они использовали добавление Ca 9Ионы 0152 2+ к пектиновой пленке для имитации механизма восприятия пленки змеиной щеки для приготовления чувствительного к температуре материала гидрогеля пектина с добавлением CaCl ₂ [10]. Можно картировать и отслеживать источники температуры с чувствительностью  < 10 мК и ощущать теплые объекты на определенном расстоянии. { — 1}\). И пространственная структура может обеспечить изобилие битов и точек. Функциональные группы модифицированы для удовлетворения различных требований приложений. Одновременно он обладает высокой текучестью, отличной теплопроводностью, отличной прозрачностью, механическими свойствами до модуля упругости до \(1 \,{\text{ТПа}}\), химической стабильностью и биосовместимостью [79].]. Он привлек большое внимание в областях применения различных электронных устройств [80]. Прозрачный оксид графена (ОГ) или восстановленный оксид графена (ВОГ) с превосходными электронными и механическими свойствами представляет собой продукт со слоистой структурой, образованной графитовым порошком после окисления или дальнейшего восстановления ОГ [81, 82]. Поверхность содержит гидроксильные группы, карбоксильные группы и кольца. Многие функциональные группы, такие как оксигруппы, легко модифицируются и чувствительны к условиям окружающей среды, включая влажность, температуру, химические вещества и видимые характеристики отклика [54, 83]. Однако низкая проводимость оксида графена (GO) не подходит для электронных устройств. Восстановленный оксид графена (rGO) синтезируется путем термического восстановления для улучшения проводимости. Его превосходная температурная чувствительность также требуется для гибких датчиков температуры [54, 84, 85]. Графеновые наностенки (GNW) выращиваются в графеновые нанолисты перпендикулярно подложке с использованием метода химического осаждения из паровой фазы с усилением плазмы (PECVD) [77] и метода переноса с помощью полимера. Процесс роста формирует ступенчатую структуру, что обеспечивает более высокую деформационную способность [61, 83]. Превосходные механические свойства также применялись к датчикам температуры в исследованиях. Использование многоцелевого графена и его производных в приложениях для электронной кожи прокладывает путь к гибким датчикам температуры с превосходными характеристиками, прозрачностью, богатыми функциями и простым процессом изготовления. 9{- 1}\)) раз. Стоит отметить, что термический индекс термоматериала этой конструкции можно регулировать. { — 1}\), время отклика может достигать 1,2 с. Обладая определенными характеристиками напряжения и деформации, можно прикрепить к поверхности определенной кривизны. В тех же экспериментальных условиях, после сравнения восстановленного оксида графена (rGO), одностенных углеродных нанотрубок (SWCNT) и многостенных углеродных нанотрубок (MWCNT), при сравнении линейности, чувствительности, механических свойств и повторяемости обнаружено что производительность датчика температуры, использующего rGO в качестве активного материала, является наиболее сбалансированной, что дает идеи для крупномасштабной подготовки электронной кожи в будущем. Садасивуни и др. [54] предложили композитную пленку с использованием целлюлозы в качестве матрицы и термически rGO в качестве наполнителя для получения гибкого и эффективного мониторинга в диапазоне температур 25–80 °C в зависимости от изменения температуры (показано на рис. 2e). Емкостный гибкий датчик температуры с линейной зависимостью. По сравнению со стандартным коммерческим платиновым датчиком температуры датчик температуры не вызывает загрязнения из-за явления коррозии металла с течением времени и может сохранять стабильность в течение длительного времени. Трунг и др. [17] изготовили прозрачный и эластичный (TS) гибкий датчик температуры с помощью простого метода центрифугирования и технологии ламинирования. Чувствительный к температуре слой, образованный нанолистами rGO и эластичной полиуретановой (PU) подложкой. Формирование композитного материала. Новизна электронного устройства заключается в том, что каждый слой материала в структуре является TS и может быть легко нанесен непосредственно на прозрачную и растяжимую подложку. Затем его можно легко прикрепить к телу человека. Устройство может обнаруживать изменения температуры всего на 0,2 °C. После 10 000-кратного растяжения с 30-процентной деформацией практически не влияет на температурную характеристику. Устройство все еще можно использовать, когда напряжение составляет 70%. Ян и др. [86] предложили использовать технологию химического осаждения из паровой фазы с усилением плазмы (PECVD) для выращивания специальной переплетенной трехмерной проводящей сетчатой ​​структуры GNW на медной фольге (рис. { — 1}\), что на два порядка выше, чем у стандартного коммерческого платинового датчика температуры (\(39{- 1}\)). Использование углеродных материалов в гибких датчиках температуры расширило возможности их применения в мониторинге здоровья, носимых устройствах, робототехнике, человеко-машинных интерфейсах и искусственной коже.

Металл и оксид металла

Металлические материалы обычно представляют собой проводящие материалы, такие как золото (Au) [88, 89, 90], серебро (Ag) [91, 92], медь (Cu) [93] и платина (Pt ) [55, 94] (на рис. 3в), никель (Ni) [95] и алюминий (Al) [96], которые в основном используются в качестве электродов и проводов датчиков. По сравнению с традиционным жестким металлическим датчиком температуры гибкий металлический датчик температуры обладает высокой механической гибкостью, может быть легко прикреплен к сильно изогнутым поверхностям и больше подходит для обнаружения небольших изменений температуры и распределения в небольшом диапазоне. Что касается современного процесса печати, то некоторые металлические материалы чувствительны к температуре и обладают хорошей проводимостью, а также изготовлены из проводящих металлических наночернил [9]. 7], нанонаполнитель [95], нанопроволока [98] и узорчатая пленка для создания активного термочувствительного слоя [19], который широко используется в гибких датчиках температуры.

Различные гибкие датчики температуры на основе металлических материалов. a Растяжимые датчики поверх подложки PDMS с периодически изгибающимися узорами [99]. b Фотографии напечатанного струйным способом датчика температуры серебра на каптоновой подложке [102]. c Изображение датчиков температуры [6]. d Принципиальные схемы датчика температуры (один транзистор)–(один термистор) [101]

Изображение в натуральную величину

Наиболее распространенными чувствительными материалами в типичных датчиках температуры являются Pt и Au. Бин и др. [6] использовали технологию микроэлектромеханической системы (МЭМС) и предложили платину в качестве чувствительного материала, нанесенного на пленку PI после процесса отслаивания. { — 1}\). Однако датчик имеет  < 5% гистерезиса. Рен и др. [101] предложили гибкий датчик температуры с высоким тепловым разрешением (динамический диапазон = 10 бит) на основе интеграции наночастиц серебра (НЧ)/пентаценового термистора и органического тонкопленочного транзистора (OTFT) с температурным диапазоном 15–70 °С. С. В ходе исследования была проверена высокая зависимость композитных материалов от температуры и доказана возможность использования наночастиц серебра (НЧ) в термисторах. Датчики с широким динамическим диапазоном также подходят для массивов датчиков большой площади и электронной кожи. Чон и др. [9{- 1}\)) по сравнению со стандартными термопарами и функцией беспроводной передачи, но существует значительная погрешность  ± 3,1 °C. Стоит отметить, что они хотят объединить технологию беспроводного зондирования с печатными материалами для достижения широкого спектра применений.

Оксиды металлов также являются важными активными материалами и широко используются в датчиках температуры. Высокотемпературный коэффициент сопротивления материалов на основе оксидов металлов может улучшить характеристики измерения температуры. Термическая чувствительность полупроводников на основе оксидов металлов представляет собой явление, при котором полупроводниковое соединение изменяется при различных температурах и изменяется значение сопротивления. Ляо и др. [103] сообщили о высокочувствительном температурно-механическом двухпараметрическом датчике, содержащем неорганический термальный материал диоксид ванадия (VO ₂ ), на основе ПЭТ/диоксида ванадия, изготовленного по технологии трансфертной печати (VO ₂ )/PDMS многослойной структуры. Слой VO ₂ , нанесенный по технологии осаждения с помощью полимера (PAD), протравливается и прикрепляется к пленке PDMS. Он может определять температуру в диапазоне 270–320 К. Характеристики измерения температуры с разрешением 0,1 К объясняются высоким TCR материала VO ₂ . Чтобы точно отображать изменения температуры поверхности тела, Huang et al. [91] разработал процесс струйной печати. Использование оксида никеля (NiO) для создания стабильных чернил на основе наночастиц на пленке PI. Крошечная квадратная пленка NiO печатается на концах между серебряными проводящими дорожками для быстрого изготовления датчиков температуры. Он по-прежнему может сохранять рабочие характеристики при испытании на изгиб и имеет скорость отклика, аналогичную термопаре. Обширные исследования металлов и оксидов металлов заложили основу для применения металлических материалов в области гибких датчиков температуры на основе тепловых свойств металлических материалов и показали интересные исследования.

Полимеры и органические материалы

Полимеры являются наиболее часто используемыми материалами в гибких датчиках. В дополнение к использованию в качестве подложек или активных агентов термочувствительные композитные материалы с механической гибкостью, легким весом, прозрачностью, стабильными характеристиками, простотой обработки и низкой стоимостью изготовления являются гибкими. Применение в датчике температуры привлекло большое внимание. Термочувствительные полимеры, часто используемые в датчиках температуры, включают поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат) (PEDOT: PSS) [16, 104,105,106], поли(3-гексилтиофен) (P3HT) [107], полипиррол ( PPy) [57], пентацен [101], поли(N-изопропилакриламид) (pNIPAM) [108], поли(винилиденфторид) (PVDF) [109,110,111,112,113] и т. д.

Основываясь на стратегии проектирования схемы [114], которая может повысить точность и надежность датчика температуры из растягиваемых углеродных нанотрубок, Zhu et al. [115] использовали технологию дифференциального считывания для сравнения состава активного чувствительного слоя растягиваемого датчика температуры на основе OTFT (см. рис. 4a). Среди них полистирол-блок-поли(этилен-ран-бутилен)-блок-полистирол (SEBS) с азидной сшивкой и поли(дикетопирролопиррол-[3,2-b]тиено[2′,3′:4,5] тиено[2,3-d]тиофен]) (PDPPFT4) и поли(изоиндигобитиофен) (PII2T). диапазон измерения температуры 25–55 °С. Внутри температурные коэффициенты двух датчиков равны \(- \,2,89{- 1}\) соответственно. Когда диапазон одноосной деформации составляет 0–30%, погрешности составляют  < 1 °C и  < 1,5 °C соответственно, что дополнительно показывает осуществимость и обобщаемость метода дифференциального считывания, и обсуждаются OSC в растягиваемых датчиках. Йокота и др. [116] сообщили о сверхгибком датчике температуры большой площади на основе полукристаллического композитного материала акрилатного полимера/графита, который можно измерять в нескольких точках и который можно распечатать (на рис. 4b). Между 25 °C и 50 °C он показывает заметные изменения сопротивления при этой температуре, что подходит для измерения физиологических изменений температуры тела человека. Он имеет стабильную стабильность теплового цикла, чувствительность до 20 мК и быстродействие менее 100 мс. В экспериментах in vivo зафиксированы устойчивые изменения центральной температуры легких крыс, но высокое разрешение датчика оказалось равным 0,1 °С. Массив датчиков, основанный на вышеперечисленных характеристиках, реализует динамическую визуальную, тепловизионную демонстрацию пространственного изменения температуры. Однако воздухопроницаемость компонентов оборудования не соответствует норме, и долгосрочный износ является одной из проблем, требующих решения.

Различные гибкие датчики температуры на основе термочувствительного полимера. a Образец с двумя датчиками температуры на ногте [115]. б Фотография пленки сополимера с графитовым наполнителем (масштабная линейка, 1 см) [116]. c Фотография композитного устройства Te-nanowire/P3HT-полимер на гибкой каптоновой подложке [107]. d Фотографии процесса самовосстановления гидрогелей DN [121]. e Фотографическое изображение изготовленного датчика температуры, прикрепленного к коже ладони, и общее схематическое изображение микроструктурированного клея, имитирующего осьминога [108]

Изображение полного размера

Автономная энергия всегда была в центре внимания многих людей [117]. Реализация автономной энергии гибким оборудованием значительно снизит потребность оборудования во внешней энергии, сделав гибкое оборудование более портативным и простым [118]. Среди них термоэлектрические полимерные материалы являются реализацией необходимой энергии с автономным снабжением. Ян и др. [107] разработали гибкий термоэлектрический наногенератор (ТЭНГ) на основе чистого композитного термоэлектрического материала, образованного нанопроволоками Te, выращенными при комнатной температуре, и полимером поли(3-гексилтиофена) (P3HT) (показан на рис. 4c). ТЭН может генерировать электроэнергию только при разнице температур 55 К. Из-за характеристик термоэлектрических материалов ТЭН можно использовать в качестве гибкого датчика температуры для контроля разности температур всего устройства, а также использовать температуру человеческого тела в качестве источника энергии для питание датчика напрямую. Чувствительность мониторинга при комнатной температуре составляет 0,15 К. Кроме того, был продемонстрирован еще один температурный датчик с автономным питанием, время отклика которого составляет 0,9. с и минимальное изменение температуры 0,4 К при комнатной температуре. Небольшое температурное разрешение позволяет сенсорному устройству отслеживать изменение температуры кончика пальца. Автономное питание может сделать гибкое сенсорное оборудование более независимым и уменьшить вес. Это также возможность для разработки гибких датчиков в будущем (таблица 2). Таблица 2 Применение гибких датчиков температуры и основные параметры массовое производство непрерывно [119]. Есть такой практически неисчерпаемый биологический материал – целлюлоза, обладающая прекрасными свойствами. Его эластичность и другие преимущества также играют важную роль в гибких сенсорных устройствах и могут использоваться в качестве гибкой подложки. Полипиррол (PPy) представляет собой линейный биосовместимый полимер с превосходной электрохимической стабильностью и быстрым откликом. Махадева и др. [57] сообщили о методе, основанном на адсорбции, вызванной полимеризацией на месте, которая сочетает в себе уникальные электрические свойства целлюлозы и полипиррола нанотолщины (PPy) для формирования композита, чувствительного к температуре и влажности. Материал, используемый для изготовления экологически чистого, недорогого, биоадаптируемого гибкого датчика температуры. Из-за чувствительности материалов к влажности при повышении температуры емкость датчика также увеличивается. В последние годы исследований гидрогелям уделяется постоянное внимание [120, 121]. Из-за его хорошей способности к самовосстановлению, отличной прочности и растяжимости, а также биологической адаптируемости он вызвал большой исследовательский интерес в таких областях применения, как гибкая электроника, мониторинг здоровья и биомедицинская диагностика [122, 123]. Однако ионный гидрогель, как хороший ионный проводник, может реагировать на различные раздражители, гидрогели со слабой механической прочностью и пониженной чувствительностью к температуре создают проблемы при применении гибких датчиков температуры. Чтобы устранить недостатки традиционных гидрогелей, An et al. [121] предложили гидрогель с двойной ионной проводимостью и двойной сетью (DN) с превосходными свойствами самовосстановления датчиков температуры. Процесс самовосстановления гидрогелей DN показан на рис. 4d. Добавление углеродных нанотрубок с высокой теплопроводностью к гидрогелю с динамическим физическим сшиванием и сетью гидрофобных ассоциаций с высокой проводимостью и сетью ионных ассоциаций улучшает температурную чувствительность гидрогеля DN. Линейный гидрогелевый датчик температуры может идеально подходить к поверхности сложных объектов и производить чувствительные изменения сопротивления. Исследования и разработки этого материала расширяют применение гидрогелей в области биомедицины и гибкой электроники. 9{ — 1}\)), отличные термоэлектрические характеристики [125, 126, 127, 128], высокая стабильность [123, 129] и прозрачность при легировании [60]. Большинство полимеров являются полупроводниками р-типа. При добавлении некоторых растворителей, таких как диметилсульфоксид (ДМСО) [130] или полигидроксиорганических соединений, таких как этиленгликоль [131], скорость проводимости полимера может быть увеличена в десятки и даже сотни раз. { — 1}\) с помощью различных процессов печати [11, 132, 133, 134]. Характеристики обнаружения лучше, чем у обычного металлического датчика температуры. Некоторые из устройств продемонстрировали разрешение температуры вблизи тела менее 0,1 ° C или быстрое время отклика 90 мс. Исследовательская группа использовала различные методы печати для создания множества гибких датчиков температуры с различной структурой и выдающимися характеристиками, а также для расширения возможностей применения гибких датчиков температуры в медицинских и медицинских носимых устройствах. Также заставил всех задуматься о гибких датчиках, пригодных для печати. Детали изготовления пригодных для печати гибких датчиков температуры будут расширены в следующем разделе. В дополнение к тому, что изменение композитного соотношения повлияет на характеристики композитной пленки, структурное улучшение также оптимизирует свойства той же композитной пленки. Как показано на рис. 4e, Oh et al. [108] продемонстрировали биологический материал, полученный с помощью процесса фотолитографической зачистки и процесса покрытия центрифугированием, вдохновляюще имитирующий адгезивную структуру присоски на лапке осьминога. { — 1}\) в диапазоне температур 25–40 °C и может точно определять изменения температуры кожи. 0,5 °С. Из-за микроструктуры, похожей на присоску, и ее вязкости устройство обладает определенной степенью устойчивости к изгибу, не вызывает раздражения, имеет длительный и многоразовый связующий эффект.

Прозрачный и масштабируемый нанокомпозитный полевой транзистор на основе поливинилиденфторида (PVDF) и его сополимера поливинилиденфторида (P (VDF-TrFE)) с высокой стабильностью, сильными механическими свойствами и низким уровнем искажений, он часто используется для измерения давления, датчики деформации и датчики инфракрасного (ИК) света [135, 136]. Интересно, что исследователи обнаружили, что этот тип устройств также очень чувствителен к инфракрасному излучению человеческого тела, поэтому предполагается, что его можно будет использовать для мониторинга физиологических изменений температуры человеческого тела [137]. Трунг и его коллеги, основываясь на предыдущем исследовательском опыте [113, 138], используют композиционный чувствительный слой rGO/(P(VDF-TrFE)) в качестве канала через простой процесс покрытия методом центрифугирования, интегрированный PEDOT: PSS может изготавливать регулируемые гибкие поля- датчик температуры на эффектном транзисторе (FET) [139]. Температурную реакцию и прозрачность пленки можно регулировать, изменяя концентрацию rGO и толщину композитной пленки (рис. 5а). Датчик может отслеживать изменения температуры от 30 до 80 °C. Обладая разрешением 0,1 °C и возможностью мониторинга, а также сверхвысокотемпературным откликом, превосходные характеристики измерения температуры подтверждают возможность применения пироэлектрических полимерных материалов в области датчиков температуры с мягким сердечником. Точно так же Tien et al. [112] чтобы понять, что датчик может собирать сигналы давления и температуры без взаимных помех, они предложили использовать сенсорную платформу на полевых транзисторах (FET) для изменения материала чувствительного слоя отклика, основываясь на своих предыдущих исследованиях. пришли к выводу, что смесь поливинилиденфторида (P(VDF-TrFE)) и BaTiO ₃ (BT) наночастицы (НЧ) используются в качестве пьезоэлектрических (см. рис. 5b), пироэлектрический диэлектрик затвора и пентацен используются в качестве органического полупроводникового канала для термостойкости давления, непосредственно интегрированного в платформу полевого транзистора, когда гибкий датчик подвергается множественным воздействиям. , он развязывает выходной сигнал и сводит к минимуму интерференцию сигнала, связанную с деформацией. Датчик FET может одновременно выдавать непропорционально высокую нагрузку и температуру. Массив датчиков FET также может визуально реагировать на раздражители, демонстрируя преимущества низкого энергопотребления и низкого уровня отказов, что указывает на возможность применения мультимодальных гибких датчиков большой площади в области электронной кожи в будущем. Гибкие многопараметрические OFET-устройства, которые можно печатать и изготавливать на большой площади, имеют отличный потенциал для применения в биомедицинском мониторинге, инфракрасном изображении и электронной коже.

Гибкий датчик температуры, изготовленный из материала PVDF. a Схема прозрачного гибкого нанокомпозитного полевого транзистора rGO/P(VDF-TrFE). Схема иллюстрирует структурные, оптические (прозрачность) и электрические (реакция на температуру) свойства прозрачного гибкого нанокомпозитного полевого транзистора R-GO/P(VDF-TrFE) [113]. b Структура физически чувствительного полевого транзистора (ФТП) со структурой с нижним затвором и верхним контактом, где затворный диэлектрик состоит из нанокомпозита P(VDF-TrFE) и BaTiO ₃ наночастиц и канал органический полупроводник пентацена [112]. c Схематическая диаграмма композитной пленки ZnO/PVDF и электродов rGO [110]. d Фотография гибких матриц MFSOTE [23]

Изображение в полный размер

В дополнение к методу развязки для уменьшения или устранения помех сигналов, для решения проблемы взаимной интерференции сигналов многопараметрических гибких датчиков, Ли и другие. [110] предложили метод определения температуры на основе времени восстановления сигнала изменения сопротивления, так что наноструктура полупроводникового оксида цинка (ZnO) смешивается с поливинилиденфторидом (ПВДФ) подложки в качестве наполнителя (как показано на рис. 5с). ) для создания высокочувствительного многофункционального чувствительного слоя, способного одновременно собирать сигналы температуры и давления. Среди них полупроводник ZnO может увеличить диэлектрическую проницаемость PVDF, а также обладает термической стабильностью. Чжан и др. [23] сообщили о двухпараметрическом гибком датчике на основе органического термоэлектрического материала с автономным питанием, поддерживаемого микроструктурой и каркасом (MFSOTE). На рис. 5e показаны гибкие матрицы MFSOTE. Преобразовывая изменения сигнала, вызванные стимуляцией температуры и давления, в два независимых электрических сигнала, температура и давление воспринимаются одновременно. Этот уникальный материал демонстрирует отличные характеристики измерения температуры. Диапазон температур мониторинга составляет 25–75 °C. Разрешение может достигать  < 0,1 K, время отклика при разнице температур в 1 K –  < 2 с, а также его можно регулировать в соответствии с различными субстратами для удовлетворения потребностей в детекции.

Изготовление

С ростом требований к гибкости, многофункциональности, простоте изготовления и высокой чувствительности электронных устройств поиск и открытие гибких методов изготовления датчиков с легким, простым процессом, низкой стоимостью и изготовлением на большой площади всегда были предметом пристального внимания исследователей [140]. В этом разделе в основном обобщаются недавно опубликованные и осуществимые стратегии изготовления гибких термочувствительных элементов и обсуждаются ключевые процессы для улучшения их характеристик.

Осаждение тонкой пленки

Метод подготовки тонкой пленки можно разделить на осаждение из паровой фазы и фазовое осаждение в зависимости от фазы используемого материала. Фазовое осаждение включает упомянутые ниже процессы центрифугирования и струйной печати. Напротив, осаждение из паровой фазы зависит от того, содержит ли процесс осаждения процесс химической реакции, разделенный на физическое осаждение из паровой фазы (PVD) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).

PVD относится к осаждениям или атомам, созданным физическими методами на подложке в условиях вакуума для формирования тонкой пленки, которая обычно используется для изготовления электродов или слоев активного металла [141, 142]. Общие методы осаждения включают вакуумное испарение, вакуумное напыление и ионное покрытие. {- 1}\). Уэбб и др. [145] представили два метода изготовления ультратонких, похожих на кожу датчиков, которые самостоятельно собираются на поверхности кожи в виде массива, чтобы обеспечить четкий и точный мониторинг тепловых характеристик. Структура состоит из матрицы датчиков температуры, чувствительного слоя, образованного змеевидной следовой структурой слоя Cr/Au, нанесенного на пленку PI методом осаждения испарением металла, технологией микролитографии и технологией влажного травления, и реактивной ионное травление и напыление металла на контакты и межсоединения дополняют массив. В другой структуре датчика используется мультиплексная адресация для формирования конструкции датчика PIN-диода с рисунком из нанопленки легированного кремния. Чувствительный слой определяется испарением металла, фотолитографией, химическим осаждением из паровой фазы и этапами влажного травления. Два массива показаны на рис. 6а. Хлорид фталоцианина алюминия (AlPcCl) часто используется в качестве материала для солнечных элементов и датчиков влажности. В рамках исследования Chani et al. [146] AlPcCl используется в качестве термистора и осаждается на алюминиевом электроде на стеклянной подложке с помощью вакуумного термического испарителя. Авторы обнаружили, что пленка AlPcCl обладает более высокой чувствительностью к температуре в диапазоне 25–80 °C, а отжиг может улучшить чувствительность. В гибком датчике температуры, разработанном Bin et al. [6], в котором в качестве термочувствительного материала используются Pt-резисторы, Pt напыляется на слой Al, нанесенный на пленку PI с центрифугированием, а слой Pt формируется как чувствительный слой с центрифугированием и упаковывается в полиимидный материал. После обработки соляной кислотой отслаивается полный гибкий датчик температуры, который можно использовать для измерения температуры поверхности объектов в биомедицинской области.

Способ изготовления гибкого датчика температуры Способ изготовления гибкого датчика температуры. a Вверху: Оптические изображения массива датчиков TCR 4 × 4, интегрированных в тонкую эластомерную подложку, с увеличенным изображением одного датчика. Внизу: оптические изображения массива наномембранных диодов Si 8 ×88, интегрированных в тонкую эластомерную подложку, с увеличенным изображением одного датчика [145]. b Схема процесса изготовления датчиков температуры GNW/PDMS [86]. c Эскиз имплантируемого микродатчика температуры на полимерном капилляре и его применение. Головной спиральный чувствительный элемент изготовлен методом фотолитографии [157]. d Схема каждого слоя устройства электронной кожи [132]. e Схема процесса изготовления электронной кожи на ПЭТ-подложке методом печати [134]

Изображение в полный размер

По сравнению с другими процессами подготовки тонких -качественные тонкие пленки. Его можно структурировать и контролировать на уровне атомов или нанометров [147,148,149].]. Процесс синтеза пленки GNW на медной фольге с помощью технологии химического осаждения из паровой фазы с радиочастотным плазменным излучением низкого давления (RF-PECVD). Ян и др. [86] разработали гибкий датчик температуры на основе GNWs/PDMS. Процесс изготовления показан на рис. 6b. Они подтвердили, что GNW можно использовать в качестве активного слоя датчика температуры, а его характеристики теплового отклика превосходят характеристики традиционного металлического датчика температуры. По сравнению с традиционной технологией CVD использование технологии PECVD [150] в условиях низкой температуры и низкого давления может эффективно улучшить скорость осаждения и качество пленки. В другом исследовании Zhou et al. использовали метод химического осаждения из паровой фазы с плавающим катализатором (FCCVD) [151] для непосредственного синтеза исходной пленки ОУНТ с контролируемой толщиной. Непрерывная сеть УНТ, выращенных этим методом, имеет значительную проводимость и высокий благоприятный коэффициент Зеебека. После переноса исходной пленки SWCNT на ПЭТ-подложку каплями заливают этанольный раствор разветвленного полиэфиримида (PEI) и сушат его, чтобы получить пленку SWCNT n-типа, которую можно использовать при изготовлении гибких термоэлектрических модулей. Хотя CVD может обеспечить осаждение любого материала на любую подложку, поскольку спрос на простые, недорогие и большие по площади технологии изготовления наноустройств продолжают расти, процесс изготовления является сложным, дорогостоящим и токсичным CVD-процессом выращивания и Трудоемкий процесс травления заменяется более подходящей гибкой технологией изготовления электронных устройств [58].

Изготовление микро-наноструктуры

Создание тонкопленочной структуры является одной из основных технологий изготовления гибкой электроники. Он следует основной идее удаления материалов сверху вниз или добавления материалов снизу вверх в производственной промышленности. Его ключевыми технологиями являются изготовление тонких пленок, создание моделей, перенос, репликация, точность и другие ремесла. Для гибкой электроники требуется низкотемпературная и недорогая технология формирования рисунка большой площади. Изучал технологию построения микроэлектроники и микроэлектромеханических устройств. Однако в то же время мы должны учитывать характеристики гибких электронных устройств, таких как гибкие подложки, органические материалы и большие площади. Технологии формирования рисунка, доступные в настоящее время для гибких датчиков температуры, включают литографию, печать, мягкое травление, наноимпринтинг, струйную печать, лазерное спекание, трансферную печать, прямое нанопись [152] и другие процессы.

Литография — это метод построения различных геометрических фигур или структур в гибкой электронике. Процесс фотолитографии заключается в переносе рисунка с фотошаблона на подложку с помощью фоторезиста с различной чувствительностью и физико-химическими реакциями под действием света. В процессе фотолитографии обычно используется фоторезист на изоляторе (обычно на кремниевой пластине) для формирования требуемого рисунка или структуры после центрифугирования, а затем реализуется посредством процесса зачистки [153, 154]. Из-за процесса фотолитографии и процесса зачистки высокая точность выравнивания и травления, простое изготовление маски и комфортные условия процесса обычно позволяют создавать высокоточные, многофункциональные системы микроструктуры. В сверхтонком гибком шовном материале со встроенным датчиком температуры и термоприводом, разработанным Kim et al. [155], они использовали технологию фотолитографии для микрообработки оборудования, и изготовленное гибкое медицинское оборудование имеет стабильные тепловые характеристики. Технология литографии ограничена необходимостью доступных материалов и прецизионного оборудования. Толщина обрабатываемых материалов и тонких пленок ограничена. Он не подходит для процессов изготовления устройств, требующих большого количества активных материалов. Ян и др. [156] предложили гибкий имплантируемый микродатчик температуры и использовали поверхностную микролитографию для травления гибкого микродатчика температуры на внешней поверхности полимерного капилляра (принципиальная схема чувствительности миниатюрного термометра показана на рис. 6c). Использование Pt в качестве чувствительного материала имеет хорошую линейность и имеет многообещающее будущее в качестве имплантируемого датчика температуры в биомедицинской области. Тем не менее, эта технология является основой индустрии микроэлектроники и положила начало эпохе гибкой носимой электроники.

С развитием науки и техники процесс печати расширился от традиционного поля текста и изображения до поля микро-наноструктуры. Технология позволяет наносить различные материалы на различные подложки, а процесс печати не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Вкратце, технология печати включает в себя высокую печать, литографию, глубокую печать, трафаретную печать и эволюционировала в мягкое травление [158, 159], трансферную печать, наноимпринтинг и другие методы. В соответствии с конкретным методом реализации носимый датчик может отличать напечатанную часть от непечатной части с помощью маски. При печати по маске переносимый рисунок должен быть разработан заранее, а затем сформирован через маску. Функциональный активный материал может быть непосредственно перенесен на подложку или электрод посредством процесса отпечатка функциональной краски [160]. Трафаретная печать является типичным методом печати масок [161]. В процессе печати абсолютным давлением функциональная краска переносится на подложку через ракель с узорчатой ​​сеткой для формирования рисунка. Уникальный метод печати позволяет выполнять трафаретную печать для быстрого и недорогого изготовления больших площадей на плоских или криволинейных поверхностях. Он широко используется при изготовлении рабочих цепей датчиков, электродов и чувствительных элементов датчиков. По сравнению с технологией фотолитографии трафаретная печать позволяет создавать узоры на различных материалах. Однако разрешение его узора не может удовлетворить требования сложных геометрических форм и подходит только для создания узоров с простыми формами. Йокота и др. [116] перемешали и смешали различные полукристаллические полимеры с графитом, чтобы сформировать сверхгибкий термочувствительный сополимер для гибких датчиков температуры для мониторинга физиологической температуры человека. Сверхгибкий элемент датчика температуры печатается с помощью шаблонной печати путем размещения сополимера, смешанного с графитовым наполнителем, между двумя встречно-штыревыми золотыми электродами, нанесенными на пленку PI, а затем формованными горячим прессованием. Ян и др. [58] использовали метод печати с помощью плоского всасывающего фильтра для осаждения графена через маску, его вакуумной фильтрации и переноса на подложку для формирования трехмерной структуры складчатого рисунка, чтобы получить растяжимый графен с переменным тепловым индексом. Термистор увеличивает чувствительную зону и гибкость датчика. Предварительно разработанный рисунок эластичного чувствительного материала может по-прежнему поддерживать чувствительный контроль температуры при растяжении менее чем на 50%. Чтобы добиться экономичного изготовления датчиков с большей площадью, Харада и его коллеги отказались от сложных и дорогостоящих процессов изготовления (таких как осаждение и фотолитография). Они решили изготовить серию многофункциональных гибких датчиков, используя только печатные процессы. Композитные чернила PEDOT: PSS/CNT, напечатанные на схеме, образованной трафаретной печатью на ПЭТ-подложке через теневую маску, и после лазерной записи (LS) имеются отверстия для объединения с нижним слоем PDMS. Структура, похожая на отпечаток пальца (см. рис. 6d), сочетается со слоем датчика деформации, нанесенным трафаретной печатью, чтобы сформировать гибкую матрицу датчиков. Деформация и перепад температур, вызванные контактными контактами, обеспечивают контроль, подобный человеческому. В другом исследовании, также использующем технологию полной печати, Kanao et al. [134] предложили многофункциональную гибкую сенсорную матрицу на основе консольно-балочной конструкции (рис. 6д). Они поместили датчики деформации и датчики температуры на гибкую трафаретную схему. На обеих сторонах ПЭТ-подложки нанесена узорчатая теневая маска с гибким датчиком температуры (PEDOT: составные чернила PSS/CNT), нанесенная на печатную схему электрических контактов экрана. Полностью печатный матричный датчик, используемый для имитации сенсорных характеристик кожи человека. Когда конструкция консольной балки напряжена, источник тепла находится ближе к датчику температуры на нижней поверхности подложки, чтобы более точно отслеживать изменения температуры.

Трансферная печать – это метод печати, при котором узорчатая вогнутая или выпуклая структура поверхности переносится на принимающую подложку с помощью штампа без рисунка. Основной принцип заключается в использовании различной вязкости печатного слоя по отношению к штампу и подложке для достижения переноса рисунка [162, 163, 164, 165]. Существует два типа трансферной печати: прямая трансферная печать и непрямая трансферная печать. При изготовлении гибких датчиков температуры часто используют последнее, то есть использование предварительно напечатанной узорчатой ​​пленки для переноса на подложку рецептора. В предыдущем обзоре многие примеры органических материалов упоминались как чувствительные слои, но несколько неорганических материалов использовались в качестве чувствительных к температуре материалов. Стоит отметить, что Ляо и соавт. [103] сообщили о высокочувствительном температурно-механическом двухпараметрическом датчике, содержащем неорганический термальный материал диоксид ванадия (VO ₂ ), на основе ПЭТ/диоксида ванадия, изготовленного по технологии трансфертной печати (VO ₂ )/PDMS многослойной структуры. Слой VO ₂ , нанесенный по технологии осаждения с помощью полимера (PAD), протравливается и прикрепляется к пленке PDMS. После растяжения образовались трещины паутины нанотипа, а затем слой прижался к гибкой подложке из ПЭТ. Он может определять температуру в диапазоне 270–320 К. Характеристики измерения температуры с разрешением 0,1 К объясняются высоким TCR VO 9.0297 2 материал. Собранный температурный сигнал и механический сигнал разделяются за счет разности алгоритмов для обеспечения одновременного контроля влияния температурных и механических изменений. Для решения проблемы недостаточной растяжимости гибкого датчика температуры Yu et al. [99] на основе технологии трансферной печати изобрели гибкое устройство, способное сохранять работоспособность сенсора даже при растяжении или сжатии гибкого устройства на 30%. Они использовали слой Au/Cr в качестве термистора для нанесения рисунка на КНИ с помощью стандартной технологии фотолитографии. Отслоенный термочувствительный слой прикреплялся через гибкий штамп из ПДМС, а затем переносился и печатался на предварительно растянутой гибкой подложке из ПДМС, чтобы высвободить подложку. Процесс изготовления растягиваемого гибкого датчика температуры, как показано на рис. 7а.

Способ изготовления гибкого датчика температуры. a Схематическое изображение процесса изготовления [99]. b Изготовление растяжимой мультимодальной сенсорной матрицы E-skin из графена [84]. c Технологический процесс, иллюстрирующий изготовление печатных массивов датчиков с ферроэлектрической активной матрицей [169]. d Многофункциональное изготовление электронных усов [11]

Изображение в полный размер

Струйная печать — это точная, быстрая и воспроизводимая технология изготовления тонких пленок, которая широко используется при разработке датчиков. По сравнению с другими методами печати струйная печать имеет преимущества удобства, гибкости, скорости, низкой стоимости, совместимости, точности и т. д. [166,167,168]. Шаблоны струйной печати должны быть подвергнуты последующей обработке (сушке, отверждению, спеканию и т. д.), чтобы полностью сформироваться. Улучшите производительность печатных шаблонов, превратив наночастицы чернил в непрерывные материалы. Свойства поверхностного натяжения и вязкости краски в процессе печати, качество печатного рисунка также предъявляют высокие требования к производительности струйного оборудования [9].7]. При условии определенного размера подложки длина проводящей дорожки формируется максимально возможной, а толщина, ширина и расстояние между дорожками являются разумными. Повторными экспериментами получают коэффициент выброса струйной системы. Например, Dankoco et al. [102] использовали метод чернильной печати, нанося составные чернила с серебром в качестве основного компонента на ПЭТ-пленку, чтобы сделать гибкий и гибкий датчик температуры. Цепь на подложке четкая и гладкая, а капли чернил однородны, что используется для измерения температуры тела человека. На рисунке показан процесс изготовления чрезвычайно чувствительной и прозрачной матрицы многофункционального электронного датчика кожи, разработанной Oh et al. [108] Гибкий массив имеет функцию контроля температуры, влажности и деформации. Он может ощущать такие ощущения, как дыхание и прикосновение. GO и rGO, которые используются в качестве материалов для измерения влажности и температуры, напыляются на подложку PDMS графеновой схемы, выращенной методом CVD с помощью технологии струйной печати через маску. Два датчика выровнены по горизонтали и вертикали, а датчик температуры находится на нижнем слое (как показано на рис. 7b). После перекрестного ламинирования формируется датчик деформации давления ПДМС/графен. Как многофункциональный гибкий датчик, он может одновременно собирать, но независимо реагировать на один сигнал. Графен, напечатанный с помощью струйной печати, на семь порядков выше, чем графен, выращенный методом CVD. Преимущества производительности отражены во многих статьях, а некоторые результаты исследований лучше, чем графитовые продукты, изготовленные CVD. Струйная печать и трафаретная печать являются быстрыми и недорогими техническими средствами для изготовления датчиков большой площади. Циркл и др. [169] объединил две технологии быстрого изготовления, чтобы создать полностью напечатанную гибкую сенсорную матрицу, которая использует несколько экранов. В полиграфии и струйной печати только пять функциональных чернил используются для простой интеграции нескольких функциональных электронных компонентов (включая чувствительные к давлению и температуре датчики, электрохромные дисплеи и органические транзисторы) на одной и той же гибкой подложке (на рис. 7c). Потому что скорость изготовления и низкая стоимость процесса также могут быть применены к сети интеллектуальных датчиков с использованием процесса изготовления с рулона на рулон (R2R) в будущем. Разработка одноразовой электронной системы кожи (EES) особенно важна. Аналогично предыдущему примеру. Вуоринен и др. [56] представил датчик температуры, аналогичный пластырю после струйной печати. В датчике используются композитные чернила графен/PEDOT: PSS, а печать выполняется на полиуретановом материале, подходящем для кожи. В частности, в дополнение к возможности достижения чувствительности выше 0,06% \(^{ \circ } {\text{C}}^{ — 1}\), они использовали струйные принтеры для выполнения струйной печати с змеевидным рисунком между Серебряная трафаретная печать с высоким разрешением (1270 dpi) улучшила отсутствие струйной печати для печати сложной графики, такой как змеи. С использованием и исследованием технологии струйной печати в гибкой электронике также совершенствуется технология управления соплами и чернилами. По сравнению с быстрым процессом изготовления трафаретной печати, струйная печать требует отладки, а скорость печати не так хороша, как трафаретная печать. Кроме того, небольшое количество сопел, работающих одновременно, и высокая частота отказов сопел ограничивают технологию изготовления струйной печати лабораториями, и требования к изготовлению на больших площадях промышленного производства не могут быть выполнены.

Технология прямой лазерной записи (LDW) использует расчеты для создания предварительно разработанных рисунков. Он напрямую использует абляцию лазерным лучом без маскирования и вакуумного осаждения. Он может напрямую выполнять перенос рисунка на поверхность материала подложки с хорошей пространственной избирательностью и высокой скоростью прямой записи и точностью обработки, коротким циклом, высоким коэффициентом использования материала и низким уровнем загрязнения. По сравнению с традиционными терморезисторами, которые требуют высокой температуры и множества сложных процессов для активации сенсорной функции, LDW может обеспечивать селективный отжиг по заданной схеме. Новый интегральный лазер, разработанный Shin et al. [170] Схема изготовления лазерно-индуцированного восстановительного спекания (m-LRS) также может восстанавливать НЧ оксидов металлов в процессе отжига. Нанесите чернила NiO NP на хрупкую ПЭТ-подложку и используйте технологию m-LRS для прямого восстановления NiO для формирования линейного никелевого электрода с образованием плоской гетероструктуры Ni–NiO–Ni (как показано на рис. 8a). Уникальный метод изготовления полной системы гибких датчиков температуры, состоящей из никелевых электродов и чувствительных каналов NiO из единого материала NiO NP, дает новую идею для быстрого изготовления гибких датчиков температуры. В отличие от ранее разработанных и изготовленных полностью напечатанных массивов датчиков, Harada et al. [11] предложили более прямой метод массового изготовления гибких датчиков температуры на основе предыдущих исследований. Гибкие композитные чернила, чувствительные к температуре, напечатанные на подложке с использованием лазера для непосредственного вытравливания лишней части, оставляют разработанный рисунок на подложке и завершают изготовление массива датчиков температуры. Вырежьте основу, чтобы имитировать усы животного, чтобы создать искусственную структуру электронных усов (электронных усов) (рис. 7d), датчик деформации, сформированный методом ламинированной трафаретной печати. Массивы бионических датчиков могут сканировать и воспринимать трехмерные объекты, используя структурные преимущества.

Обычно используемые методы изготовления. a Схема процесса m-LRS [170]. b Схематические диаграммы, показывающие процесс изготовления бумажных датчиков GNR [171]. c Процесс изготовления датчиков температуры [87]. d Датчик температуры гибкий на пряже, контакты из полимерной токопроводящей пасты [111]. e Процесс изготовления формы, клея и датчика температуры [108]

Изображение полного размера

При реализации недорогого и крупномасштабного производства одноразовое интеллектуальное оборудование для мониторинга не только позволяет контролировать поведение в любое время и в любом месте, но также обеспечивает безопасность и гигиену гибкого оборудования для мониторинга. Гонг и др. [171] предложили метод изготовления «ручка на бумаге», в котором используется кисть или маска для проводящих чернил из графеновых нанолент (GNR), наносимых между электродами из углеродных нанотрубок на бумажную основу. Показано на рис. 8b. Гибкий датчик температуры изготовлен после герметизации прозрачной лентой. Согласно их исследованиям, GNR обладают отличными сенсорными характеристиками и отвечают требованиям мониторинга температуры тела. Метод изготовления обеспечивает надежную поддержку для применения быстрого одноразового гибкого оборудования большой площади.

Другие широко используемые методы изготовления

Нанесение слоя за слоем методом центрифугирования на базовый слой, активный слой и герметизирующий слой является распространенным способом изготовления гибких датчиков температуры методом жидкой фазы. Технология центрифугирования часто используется для изготовления подложек и защиты упаковки. Для раствороподобных чувствительных материалов используется центрифугирование. Покрытие может не только значительно повысить эффективность производства, но и обладает отличным потенциалом для изготовления изделий на больших площадях. Ким и др. [172] продемонстрировал процесс изготовления массива органических полевых транзисторов (OFET) с использованием процесса центрифугирования для создания микроструктуры на форме с кристаллизованным материалом P (VDF-TrFE) в качестве диэлектрика затвора и другими материалами. Материал упаковки образует OFET, а введение микроструктур улучшает характеристики обнаружения. Процесс изготовления гибкого датчика температуры бионической структуры [108] изготовлен. Адгезивный слой конструкции бионической присоски для ног осьминога изготавливается с помощью процесса центрифугирования в сочетании с технологией фотолитографического пилинга и технологией перевернутой формы (на рис. 8e). Он обладает отличным эффектом контроля температуры, а используемые материалы также хорошо себя зарекомендовали с точки зрения биосовместимости с человеком. Лю и др. [87] После обработки поверхностной ионизацией на подложке гибкий электрод был напечатан трафаретной печатью, а затем чувствительный слой rGO был соединен с гибким проводом с помощью метода изготовления покрытия с воздушным напылением, и основная структура термочувствительного гибкий датчик был сформирован после упаковки (см. рис. 8в). Возможно изготовление скинов роботов. Хуанг и др. [68] изготовили температурный датчик с гибкостью, высоким разрешением и высокой повторяемостью в диапазоне температур 25–42 °C. Композитный раствор ПЭО1500/ПВДФ/Гр после перемешивания и обработки ультразвуком наносили на гибкую полиимидную подложку. Он был покрыт центрифугированием с определенной скоростью, чтобы сформировать слой. Он упаковал его в датчик температуры, который подтвердил возможность и осуществимость медицинской передачи температуры тела. Технология спин-покрытия как эффективный процесс изготовления носимых устройств также была представлена ​​в Wu et al. исследование [173]. Они разработали органический тонкопленочный транзистор с термочувствительной способностью. Благодаря уникальному трехмерному трехмерному композитному полилактиду раствор полимолочной кислоты (tascPLA) наносится центрифугированием на Au-затворный электрод, напыляемый на Si-подложку. Затем на него методом термического испарения наносят источник и сток Au. Композитная пленка, содержащая tascPLA, также служит затвором диэлектрика OFET и материалов подложки. В гибкой электронике немало таких, которые используют ткань в качестве носителя чувствительного элемента. Покрытие токопроводящей пряжи/ткани проводящими чернилами погружением является наиболее часто используемой технологией покрытия для гибких датчиков. Разработка проводящих тканей обеспечивает разумную предпосылку для применения интеллектуальных тканей. Сибински и др. [111] разработали датчик температуры, который контролирует диапазон температур 30–45 °C. Кроме того, в настоящее время осуществляется нитевидная миниатюризация одной пряжи. На рис. 8d показано моноволокно ПВДФ, покрытое полимерным соединением ПММА, смешанным с многослойными углеродными нанотрубками (МУНТ), в качестве термочувствительного слоя с помощью технологии покрытия погружением, обладающей хорошей температурной чувствительностью и чрезвычайно высокой повторяемостью. Используется как ткань, легко интегрируемая в трикотажную одежду. Другой метод, основанный на свойствах формования органических материалов, также используется для изготовления гибких сенсорных мембранных структур или для изготовления образцов для тестирования характеристик восприятия. Процесс изготовления термоэлектрического наногенератора (ТЭНГ), изученный Yang et al. [107] Пленочный метод капельного литья, после сравнения, отбрасывает материал PEDOT: PSS, который обладает слабым эффектом литья капель и легко ломается, не только смесь нанопроволок Te и полимера P3HT в растворе хлорбензола капает — отлитый на гибкую каптоновую подложку для создания композитной пленки, композитный материал также отливается на белую тканевую ткань, которая также обладает способностью воспринимать температуру и термоэлектрическими характеристиками, которые можно использовать в носимых теплосборниках. Богатые и разнообразные методы изготовления закладывают основу для развития гибкой электроники. В соответствии с требованиями крупносерийного и крупносерийного производства также постоянно развивается подходящая технология изготовления. В будущем ожидаются совершенные носимые гибкие устройства.

Результаты и обсуждение

Основные параметры гибкого датчика температуры

Гибкий датчик температуры можно прикрепить к телу человека для отслеживания незначительных изменений температуры на поверхности человеческого тела или мониторинга температуры определенных частей в режиме реального времени, а также даже температура ядра или тканей и органов в теле. Они реагируют на изменения температуры изменением сопротивления и выводят изменения температуры в виде электрических сигналов. С ростом спроса на гибкие электронные устройства недостатки традиционных датчиков температуры, такие как плохая масштабируемость, невозможность переноски и низкая производительность в реальном времени, становятся все более непригодными для гибких носимых устройств. Сегодня гибкие датчики температуры должны обладать высокими характеристиками, такими как высокая чувствительность, быстрое время отклика, разумный диапазон испытаний, высокая точность и высокая надежность, чтобы лучше реализовать функцию мониторинга. 9{ — 1}\)) гибкого датчика температуры с общим сопротивлением выражается следующим выражением: \(\Delta R/R_{0} = s\left( {T — T_{0} } \right)\) , представляет собой изменение относительного сопротивления (\(\Delta R/R_{0}\)) в зависимости от температуры, где \(s\) представляет TCR. Если выход датчика и вход показывают линейную зависимость, чувствительность постоянна [83]. В противном случае он будет меняться вместе с входным количеством. Вообще говоря, за счет увеличения чувствительности можно получить более высокую точность измерения. Большинство гибких датчиков, используемых для мониторинга температуры тела, обращают внимание только на изменения температуры в пределах 10 °C, и поэтому для регистрации относительно небольших изменений температуры требуется высокая чувствительность к температуре. Здесь обобщены несколько типичных методов и концепций повышения чувствительности гибких датчиков температуры, чтобы обеспечить благоприятную основу для дальнейших улучшений.

Чувствительность гибких датчиков температуры обычно тесно связана со свойствами материалов. Одним из возможных способов реализации разработки чувствительных датчиков является использование композитных материалов с видимыми тепловыми характеристиками. После температурной стимуляции изменится внутренняя проводящая сеть, что повлияет на температурную чувствительность устройства. Чтобы улучшить чувствительность активного материала к температуре, была адаптирована стратегия, которая преобразует колебания температуры в механическую деформацию, чтобы усилить реакцию проводящей сети на изменения температуры. Термочувствительный материал соединен с подложкой с высоким положительным коэффициентом теплового расширения для повышения термоиндукции деформации. Этот метод находит применение в датчиках из графена, графита и графеновых наностен. Например, в гибком датчике температуры, разработанном и изготовленном Huang et al. [68], Gr образует проводящую дорожку в бинарном композиционном материале ПЭО/ПВДФ. В процессе, показанном на рис. 9б. Изменение температуры приведет к превращению ПЭО из кристаллического в аморфное и плавлению, когда температура близка к температуре плавления ПЭО, объемное расширение ПЭО разрушит проводящую сеть в композитном материале, что приведет к резкому увеличению удельного сопротивления. -повышение прочности ПТК, способных быстро реагировать в узком диапазоне изменения температуры. Эксперименты показывают, что тепловые характеристики ПЭО играют ведущую роль в эффекте ПТК устройства. Еще один способ повысить чувствительность гибкого датчика температуры — использовать уникальную структуру. В последние годы для улучшения характеристик измерения температуры были разработаны различные стратегии проектирования путем изменения структуры. Ю и др. [176] недавно предложили метод, основанный на инженерной морфологии микротрещин, для изменения морфологии трещины пленки PEDOT: PSS на подложке PDMS путем регулирования шероховатости поверхности подложки, времени кислотной обработки и степени предварительного растяжения для улучшения температурной чувствительности пленки. датчик. Рисунок 9d показывает влияние средней длины и плотности трещин на температурную чувствительность. В результате, чем больше длина трещины, тем выше ее плотность и выше температурная чувствительность. Доказано, что структура микротрещин играет жизненно важную роль в температурной чувствительности датчика. Подтверждено, что получение структуры микротрещин высокой плотности является ключом к получению высокотемпературной чувствительности датчика. Высокая плотность и большая длина напрямую соответствуют более высокой температурной чувствительности. Процесс изготовления гибкого электронного оборудования играет жизненно важную роль в производстве устройства и может эффективно повысить чувствительность гибкого датчика температуры. Так же, как Шин и др. [170] использовали метод быстрого общего лазерно-индуцированного восстановительного спекания (m-LRS) для изготовления гибкого датчика температуры Ni/NiO, который отличается от метода струйной печати. Они непосредственно восстанавливают и спекают никелевый электрод на слое никеля и формируют высококачественный общий контакт между металлическим электродом (никель) и термочувствительным материалом (никель). Гетерогенный датчик температуры Ni–NiO–Ni показывает более высокую температурную чувствительность, чем другие датчики того же типа (рис. 9).д). Измерения спектроскопии комбинационного рассеяния и рентгеновской дифракции (XRD) показывают, что превосходная чувствительность обусловлена ​​уникальным механизмом термической активации процесса m-LRS. Кроме того, поскольку гибкие датчики температуры в основном сенсорные, можно сделать вывод, что толщина пленки влияет на чувствительность. Исследование Lee et al. [177] проверили влияние толщины высокочувствительной бумажной основы на чувствительность, они использовали простой метод изготовления погружением для нанесения чувствительных материалов на бумагу для печати. Время погружения влияет на толщину пленки. Рис. 9f также показывает разные характеристики чувствительности из-за разной толщины. Следует отметить, что чем выше чувствительность, тем уже диапазон измерения и, что хуже, стабильность. Поэтому необходимо обратить внимание на повышение стабильности и точности при улучшении чувствительности.

Чувствительность гибкого датчика температуры. a Изображения PEO1500/PVDF/Gr при комнатной температуре. b Кривые сопротивления композитов ПЭО1500/ПВДФ/Гр, ПЭО6000/ПВДФ/Гр и ПЭО5000К/ПВДФ/Гр в зависимости от температуры [68]. c Результаты измерения температуры до и после тренировки, на иллюстрации показан гибкий датчик температуры, закрепленный на тыльной стороне ладони. d Тепловая карта как функции средней длины трещины и плотности трещины для значений TCR от всех разработанных датчиков [176]. e Характеристики PTC и NTC никелевого электрода, обработанного m-LRS, и структуры Ni–NiO–Ni. Цифровые изображения на вставке представляют собой никелевый электрод, обработанный методом m-LRS (вверху), и структуру Ni–NiO–Ni (внизу) [170]. f Результаты измерения толщины осажденной пленки (синий кружок), сопротивления при комнатной температуре (белый квадрат) и чувствительности (красный квадрат) в зависимости от времени осаждения [177]

Полноразмерное изображение

Другие параметры гибкой температуры Датчик

Диапазон чувствительности гибкого датчика температуры является важным параметром, который относится к минимальной и максимальной температуре, которую можно обнаружить. В этой статье нас интересует только диапазон измерений (30–45 °C), подходящий для мониторинга температуры тела. Другой жизненно важный параметр производительности, время отклика, обычно определяется как время, затрачиваемое датчиком температуры с момента применения температурной стимуляции до формирования стабильного выходного сигнала. В некоторых документах время отклика датчика температуры также определяется временем, когда температура датчика повышается с \(T_{{{\text{датчик}}}}\) до 90% повышения температуры (\(T_{0}\)) [145]. Это связано с тепловым откликом самого активного материала и отражает способность датчика температуры быстро реагировать на температуру. С точки зрения приложений, таких как продукты для мониторинга здоровья человека в режиме реального времени и носимые искусственные интеллектуальные элементы с мгновенным откликом, все они имеют более короткое время отклика.

Способность датчика обнаруживать наименьшее количество измеряемых изменений определяется как разрешение. Другими словами, входная величина начинает изменяться с ненулевого значения. В это время, если значение изменения входа не превышает абсолютного значения, а выход датчика не изменяется, это означает, что датчик не может различить изменение входной величины. Точность относится к отношению значения плюс или минус три стандартных отклонения вблизи реального значения к диапазону, максимальной разнице между измеренным значением и реальным значением и степени дисперсии измеренного значения. Для измерительных приборов точность является качественным понятием и обычно не требует численного выражения. Поскольку нормальные колебания температуры тела человека в течение дня невелики, высокое разрешение или высокая точность важны для гибких датчиков температуры для мониторинга температуры тела, что определяет более широкое применение гибких датчиков температуры.

Повторяемость – это степень несогласованности результатов измерений одной и той же величины возбуждения, когда измерительная система выполняет многократные (более 3) измерения по всему диапазону в одном и том же направлении при одних и тех же условиях работы. В гибком датчике температуры долговечность означает, что он поддерживает стабильную функцию измерения и полную работоспособность устройства в условиях длительного использования. Гибкий датчик температуры с высокой надежностью и высокой воспроизводимостью может удовлетворить основные требования долгосрочного стабильного использования. Линейность обычно определяется как степень отклонения между фактической кривой соотношения «затраты-выпуск» и идеальной аппроксимирующей кривой, обычно выражаемая в процентах. Поэтому в линейном диапазоне выходной сигнал будет более точным и надежным. Высокая линейность также способствует процессу калибровки входного-выходного сигнала и последующей оптимизации данных [58]. Также растет спрос на разработку гибких датчиков температуры с высокой линейностью.

Применение

Способность живых организмов точно и быстро реагировать на внешние стимулы окружающей среды является важной характеристикой жизни. Индукция температуры позволяет людям предсказывать опасности и реагировать на болезни. Аномальные изменения температуры тела часто служат важным напоминанием и помогают в ранней профилактике [179]. При исследовании и разработке гибких электронных устройств, таких как электронные скины, интеллектуальные системы мониторинга здоровья, интеллектуальный текстиль и биомедицинское оборудование, необходимы датчики с многофункциональным сбором сигналов [180, 181]. Среди них гибкий датчик температуры является незаменимой и жизненно важной частью приложений в медицине и здравоохранении [9].6]. За последние несколько лет развитие новых материалов, новых технологий изготовления и уникальных методов измерения послужило важной отправной точкой и прочной основой для разработки нового типа гибкого датчика температуры, похожего на кожу. В этих датчиках некоторые основные рабочие параметры, такие как чувствительность, разрешение и время отклика, даже превосходят естественную кожу. Хотя после большого количества фундаментальных и прикладных исследований результаты исследований могут быть преобразованы из лаборатории в реальное использование. Тем не менее, есть еще много проблем, ожидающих решения в практических приложениях. В следующем содержании мы обобщим недавние результаты гибких датчиков температуры в приложениях гибкой электроники с уникальными, превосходными и практическими примерами применения.

Гибкие датчики обладают такими характеристиками, как деформируемость на большой площади, малый вес и портативность, что позволяет реализовать функции, недоступные традиционным датчикам. Электронная кожа объединяет различные датчики и проводники на гибкой подложке, образуя очень гибкий и эластичный датчик, похожий на кожу. Он преобразует внешние раздражители, такие как давление, температура, влажность и жесткость, в электрические сигналы и передает их на компьютер для обработки, даже может распознавать обычные объекты [14]. Электронная кожа с аналогичными функциями — необходимая особенность будущих роботов для достижения восприятия в неструктурированной среде. Электронная кожа позволяет роботу так же остро воспринимать изменения во внешней среде, как и реальный человек. Хотя принцип электронной кожи прост, все еще существуют проблемы с покрытием поверхности робота электронной кожей. Использование электронной оболочки определяет, то есть сохранение целостности устройства при сохранении характеристик восприятия при механической деформации. Идеальным методом гибкой электронной кожи является изготовление по образцу. Использование растворных материалов, непосредственно нанесенных на подложку с помощью технологии печати для формирования рисунков и достижения рулонного (R2R) изготовления большой площади при нормальной температуре и давлении, так что оболочка имеет преимущества значительного размера, высокой производительности, низкой стоимость производства и охрана окружающей среды. Сомея и др. [182] разработали электронную сетчатую оболочку с гибкостью, большой площадью, интегрированными возможностями измерения температуры и давления, как показано на рисунке. Растяжимая электронная кожа имеет несколько нагревов, а датчики давления распределены по узлам и считывают данные через OTFT. Среди них матрица термодатчиков основана на органических диодах, изготовленных из полиэтиленнафталата (ПЭН), покрытого оксидом индия-олова (ITO) на поверхности. Термопленка механически разрезается на станке для резки с числовым программным управлением, и процесс R2R подготавливает сетевую структуру, а затем сетевая пленка объединяется путем ламинирования для завершения подготовки массива термодатчиков. Париленовый защитный слой наносится на органический полупроводниковый слой и действует как гибкий газонепроницаемый слой, продлевая срок службы устройства с нескольких дней до недель и предотвращая механическое повреждение транзисторов и диодов во время испытаний. Когда датчик находится в исходном состоянии, пространство имеет квадратную форму, после растяжения он становится ромбом и все еще может сохранять отличные электрические характеристики при растяжении на 25% (показано на рис. 10а). Создание сетчатой ​​структуры расширяет возможности использования электронной кожи. Распределенная структура множества параметров и множества узлов также позволяет контролировать объекты неправильной формы. Своего рода эпидермальная электроника, предложенная Kim et al. [53] относится к ультратонким гибким электронным устройствам, закрепляемым на поверхности кожи (на рис. 10б). Только благодаря силе Ван-дер-Ваальса он может идеально прилегать к коже и ощущать температуру, напряжение и динамический отклик. Потенциальные области применения включают в себя обнаружение физиологического состояния (электроэнцефалограмма, электрокардиограмма, электромиография), обнаружение или лечение ран, биологическое/химическое восприятие, интерфейс взаимодействия человека с компьютером, беспроводную связь и так далее. Интеграция всех устройств в измерительное устройство совершенно по-другому объединяет различные функциональные датчики (такие как температура, деформация, электрофизиология), микроразмерные светоизлучающие диоды (СИД), активные/пассивные блоки схемы (транзисторы, диоды, резисторы) , катушки беспроводного питания, устройства беспроводной радиочастотной связи (высокочастотные катушки индуктивности, конденсаторы, генератор, антенна). Электроника кожи обладает характеристиками ультратонкости, низкого модуля упругости, легкости и пластичности. Устройство изготавливается в виде нитевидных нанопроволок или микронанотонких пленок, что позволяет системе выдерживать более значительные упругие деформации. Его можно легко перенести на поверхность кожи с помощью мягкого прикосновения, как и тату-наклейку. Хотя электронная кожа имеет богатые функции, резонансная частота дрейфует, когда напряжение превышает 12%. Кроме того, внимания требует и долговечность ультратонких гибких устройств. Упомянутые выше недостатки необходимо учитывать при проектировании и изготовлении будущих систем электронной кожи.

Демонстрация применения гибкого датчика температуры. a Пластиковая пленка с органическими транзисторами и чувствительной к давлению резиной подвергается механической обработке с образованием уникальной сетчатой ​​структуры, которая делает пленочное устройство растяжимым на 25%. Также показано увеличенное изображение расширенных сетчатых структур [187]. b Изображение демонстрационной платформы для многофункциональной электроники с физическими свойствами, согласованными с эпидермисом [155]. с Модель кисти, покрытой термочувствительной искусственной кожей, с увеличенным изображением терморецепторов кожи [170]. d Фотография изготовленного устройства [184]. e Концепция гибкого датчика температуры, встроенного в волокна текстильной пряжи [185]

Увеличенное изображение

Разработка носимой системы мониторинга здоровья для сбора тепловых параметров тела человека: температуры тела, температуры эпидермиса, тепла поток [183] ​​и т.д. Для наблюдения и выводов, таких как обмен веществ, лихорадка, инфекция, заживление кожи, температурная адаптация (имплантаты, протезы) и т. д. По сравнению с ограничениями традиционных систем мониторинга в случаях использования. В недавних исследованиях гибкие носимые системы контроля температуры продемонстрировали более гибкие приложения и отличные эффекты контроля тепловых параметров — система датчиков температуры m-LRS NiO, изготовленная Shin et al. команда, которую мы представили ранее. В эксперименте, чтобы проверить потенциал своей системы в качестве электронного приложения кожи. Как показано на рис. 10c, три расположенных рядом датчика температуры, прикрепленных к пальцу робота, могут точно определять скорость потока горячей или холодной воды, протекающей по микрожидкостной трубе, направление потока и температурную реакцию. Кроме того, он обладает высокой разрешающей способностью для повышения температуры, вызванного инфракрасным тепловым излучением. Кроме того, функция посадки с высокой кривизной позволяет системе датчика температуры также контролировать дыхание, чтобы обеспечить раннее предупреждение о аномальных респираторных симптомах, вызванных заболеванием или отравлением. Эксперименты по изменению дыхания до и после тренировки подтвердили эффективность системы в отслеживании небольших изменений дыхания и температуры человека. Целостная технология изготовления, которую они предложили, обеспечивает полезную помощь для крупномасштабного развития системы здравоохранения и электронной кожи. Уэбб и др. [145] сообщили о двух типах гибких, ультратонких и чувствительных датчиков/приводов температуры с различной структурой, а именно, решетке датчиков TCR с змеевидной сетью, образованной Cr/Au, изготовленной по технологии микролитографии, и матрице датчиков TCR после осаждения. Коррозионный нано-контактный датчик, два датчика обладают высокой чувствительностью, быстрым откликом и высокой точностью. Можно реализовать неинвазивный мониторинг тонких изменений температуры поверхности кожи, вызванных изменениями кровотока человека, вызванными внешними раздражителями. Точно измеряя теплопроводность кожи и отслеживая влажность кожи, он имеет практическое значение для управления здоровьем, например, для контроля уровня сахара в крови, доставки и всасывания лекарств, а также изменений в ранах или злокачественных опухолях. Для гибкой сенсорной системы, которая должна отслеживать состояние здоровья на основе жизненно важных сигналов, необходимы простота изготовления, надежное крепление и сильная биологическая адаптируемость. Как показано на рис. 10d, Yamamoto et al. [184] разработали вязкий электрод без геля, который больше подходит для датчиков электрокардиограммы (ЭКГ). Датчик температуры, изготовленный с помощью шаблонной печати, собирается в гибкую сенсорную систему, которая может отслеживать появление симптомов обезвоживания или теплового удара. Использование биосовместимых материалов решает проблему невозможности закрепления традиционных гелей на теле человека на длительное время. Открытая, гибкая платформа сенсорной системы также позволяет добавлять различные датчики для разработки более широкого спектра приложений. Температуру и свойства теплопередачи кожи можно охарактеризовать как важную информацию для клинической медицины и фундаментальных исследований физиологии кожи. С точки зрения тепловой адаптации крайне важно контролировать и прогнозировать температуру кожи остатка конечности. Например, щели протеза создают теплую и влажную микросреду, которая способствует размножению бактерий и вызывает воспаление кожи. Для локального мониторинга температуры кожи используются гибкие датчики температуры, спрятанные в повседневном текстиле. Благодаря своей высокой консистенции он очень удобен для несуществующего мониторинга температуры кожи, что приносит значительную пользу пациентам и медицинскому персоналу. Лугода и др. [185] использовали различные промышленные процессы изготовления пряжи для интеграции гибких датчиков температуры в ткани и изучали чувствительный эффект встраивания гибких датчиков температуры в текстильную пряжу. Проверяется сопротивление изгибу и повторяемость датчика температуры, встроенного в пряжу. Удлиненный датчик изготавливается путем нанесения слоя Ti/Au на пленку PI (см. рис. 10e). Эксперименты с датчиком температуры, встроенным в нарукавную повязку, подтвердили, что эта сенсорная нить может использоваться для изготовления интеллектуальных текстильных предметов одежды с измерением температуры. Умные текстильные изделия для измерения температуры можно использовать для приложений мониторинга температурной адаптации, таких как обнаружение теплового дискомфорта в протезах, носки для раннего прогнозирования диабетических язв стопы [186], текстильные изделия, которые непрерывно измеряют температуру тела младенцев, и бинты для мониторинга раневых инфекций. . Использование технологии изготовления промышленной пряжи для интеграции гибких датчиков температуры делает возможным крупномасштабное производство умного текстиля.

С развитием гибкой электроники применение многофункциональных гибких носимых устройств в здравоохранении, интеллектуальное оборудование для мониторинга, взаимодействие/комбинация человека и компьютера, интеллектуальные роботы и другие смежные области становятся все более и более обширными. Гибкие датчики температуры имеют большое практическое применение в гибких носимых электронных устройствах, особенно для мониторинга здоровья человека, что неотделимо от точного контроля температуры. Внедрение функции беспроводной передачи позволяет людям анализировать и использовать результаты измерений датчика температуры. Хонда и др. [133] предложили носимое устройство взаимодействия человека с компьютером, узорчатую «умную повязку» с функцией доставки лекарств. Устройство использует недорогую технологию печати по образцу для интеграции датчиков температуры, емкостных тактильных датчиков на основе МЭМС и беспроводных катушек на гибкой подложке. На рис. 11а показан физический объект гибкого устройства на руке. Насос для доставки лекарств (DDP), изготовленный методом мягкой литографии, и микроканал для выпуска лекарств могут быть добавлены для подачи лекарств к ранам или внутренним частям для улучшения здоровья пользователя. Как носимое интерактивное гуманизированное беспроводное приложение для мониторинга здоровья, оно сыграет положительную роль в будущих носимых электронных приложениях. Интеллектуальный пластырь для ран: раны после травмы инфицируются и трудно заживают. При традиционных раневых повязках процесс заживления ран часто непредсказуем, и удовлетворительные результаты заживления не могут быть получены. При инфицировании или заживлении раны происходят изменения температуры, отличные от нормальной температуры тела. Таким образом, для идеального заживления раны необходимо следить за тонкими изменениями температуры в области раны [188]. Чтобы устранить состояние «черного ящика» в процессе заживления раны и понять состояние раны в режиме реального времени, Лу и соавт. [189] предложили прозрачную и мягкую систему заживления ран с замкнутым контуром, чтобы способствовать заживлению ран в режиме реального времени. Гибкая система заживления ран (FWHS) и гибкий датчик температуры раны (FWTSD) похожи на форму пластыря, их гибкое устройство в форме двухслойного пластыря может быть непосредственно прикреплено к ране. Верхний слой представляет собой гибкий слой измерения температуры, состоящий из датчиков температуры, схем управления питанием и схем обработки данных. Нижний слой представляет собой коллаген-хитозановый эквивалент дермы для регенерации кожи. Индивидуальное программное приложение (приложение), установленное на смартфоне, получает данные от сенсорного слоя, отображая и анализируя температуру раны в режиме реального времени (рис. 11b). Система обладает высокой чувствительностью и стабильностью, хорошей пластичностью, надежностью и биосовместимостью. Помимо наблюдения за нормальным процессом регенерации раны, в биологических экспериментах удалось добиться своевременного предупреждения о тяжелой раневой инфекции. В будущем может появиться интеллектуальная система заживления ран со стимулированием роста, мониторингом температуры в реальном времени, беспроводной передачей и визуализацией, которая объединяет мониторинг ран, раннее предупреждение и вмешательство по требованию. Если рана после травмы сильно инфицирована и вовремя не обработана, могут возникнуть более серьезные повреждения организма. Своевременное наблюдение за состоянием раны, быстрая и эффективная диагностика и лечение являются насущной необходимостью для снижения частоты возникновения и усугубления осложнений раневой инфекции. В другом исследовании Pang et al. [190] предложил гибкую умную повязку с двухслойной структурой, обладающую высокой чувствительностью, хорошей износостойкостью и дистанционным управлением. Верхний слой упакован в PDMS, соединенный и интегрированный с помощью змеевика. Датчик температуры, ультрафиолетовый (УФ) светодиод, источник питания и схема обработки сигналов разработаны, а нижний слой разработан с антибактериальным гидрогелем, чувствительным к УФ-излучению. Когда датчик температуры обнаруживает аномальную температуру, превышающую пороговое значение, он по беспроводной связи передает сигнал на смарт-устройство. Кроме того, контролируйте ультрафиолетовое излучение на месте с помощью терминального приложения, чтобы высвободить антибиотики из основного гидрогеля и нанести его на рану для ранней диагностики и лечения инфекции. Система может отслеживать состояние раны в режиме реального времени, точно диагностировать и лечить по требованию. Исследование этой интеллектуальной системы диагностики травм предлагает новые стратегии и идеи диагностики и лечения для предотвращения и лечения травматических заболеваний, таких как лечение ран и диабетических язв. Популяризация и применение таких систем также имеет значительные перспективы. Разработка передовых хирургических инструментов является важной мерой для улучшения здоровья человека. Развитие гибкой электроники обеспечивает надежную поддержку гибкости и миниатюризации клинических медицинских инструментов. В то же время функция гибких устройств расширяется, позволяя клиническим инструментам выполнять несколько операций на пораженных участках за короткий период, снижая риск хирургического вмешательства. На рис. 11c,d Ким и соавт. [191] изобрел прямую интеграцию группы многофункциональных элементов, включая гибкую матрицу датчиков температуры с эластичной пленкой традиционного баллонного катетера, которая обеспечивает множество функций для клинического применения. Использование этого баллонного катетера в экспериментах на живых животных подтвердило способность инструмента предоставлять ключевую информацию о глубине поражения, контактном давлении, кровотоке или локальной температуре, а также о радиочастотных электродах на баллоне для локальной абляции, контролируемой тканью. Специальное использование в терапии сердечной абляции. В другом исследовании они разработали два тонких и гибких гибких датчика температуры. Используется для медицинских швов, одно из самых простых и широко используемых устройств в клинической медицине. Один из них представляет собой ультратонкую шовную линию на основе встроенного термопривода Au и датчика температуры на основе кремниевых нанодиодов на мембране из биоволокна. Другая линия шва представляет собой две решетки датчиков температуры металла Pt \(1 x 4), сформированные между Au-проводами по обеим сторонам подложки. Для достижения цели помочь заживлению биологических ран и контролировать восстановление ран. Создание полупроводниковых устройств, датчиков и других компонентов на биологически адаптивной платформе, соприкасающейся с гибкой изогнутой поверхностью человеческого тела, сопряжено с большими трудностями.

Демонстрация применения гибкого датчика температуры. a Фотографии умной повязки, интегрированной с датчиками прикосновения и температуры, беспроводной катушкой и DDP [133]. b Сценарий применения FWHS. FWTSD в форме лейкопластыря плотно прилегает к месту раны. Изменение температуры определяется датчиком температуры [189]. c Оптическое изображение многофункционального баллонного катетера в спущенном и надутом состояниях [191]. d Оптимизированная механическая структура показана на схематическом изображении при обертывании [53]. e Изображение биорезорбируемых датчиков давления и температуры, интегрированных с растворимыми металлическими соединениями и проводами. f Схема биорезорбируемой сенсорной системы в черепе крысы [193]

Изображение в полный размер

Как мы все знаем, после некоторых операций остаются объекты, отличные от тканей тела, такие как стальные пластины, стенты, кардиостимуляторы, имплантаты , и так далее, внутри тела, что вызовет дискомфорт в организме [192]. Разработка рассасывающихся устройств оптимизирует оборудование для хирургической имплантации. Проблемы после доступа снижают риск операции и трудности с заживлением после раны. Канг и др. [193] сообщили о многофункциональном кремниевом сенсоре. Эксперимент по имплантации сенсора в мозг крыс показал, что все материалы (полимолочно-гликолевая кислота, кремниевые наномембраны (Si-NM), нанопористый кремний, SiO ₂ ), из которых состоит сенсор, могут быть использованы. Всасывается естественным образом путем гидролиза и/или метаболизма, не требует повторного извлечения. Он может непрерывно контролировать такие параметры, как внутричерепное давление и температура, что иллюстрирует преимущества рассасывающихся устройств для лечения травм головного мозга. Появление имплантируемых сосудистых стентов обеспечивает надежную поддержку плавного прогресса интервенционной хирургии. Сосудистый стент может расширить кровеносный сосуд через непрерывную структуру в заблокированном кровеносном сосуде для восстановления кровотока. Однако воспаление, вызванное традиционными сосудистыми стентами, длительное время остается в организме трудно диагностируемым и излечимым. Сон и др. [194] представил биорассасывающийся электронный стент (BES) на основе биорассасывающихся и биоинертных наноматериалов (рис. 11e,f). Интегрированное определение потока, мониторинг температуры, беспроводная передача питания/данных, подавление воспаления, локальная доставка лекарств и устройство для гипертермии. Датчик температуры и расхода Mg состоит из адгезионного слоя, сопротивления Mg в форме волокна (чувствительный элемент) и внешнего герметизирующего слоя (MgO и полимолочная кислота (PLA)) (как показано на рис. 12a). Экспериментальные исследования показали, что комбинирование биорассасывающихся электронных имплантатов и биоинертных терапевтических наночастиц в системах внутрисосудистых смарт-стентов еще не было признано.

Демонстрация применения гибкого датчика температуры. a Схематическое изображение BES (слева), его вид сверху (справа вверху) и информация о слое (справа внизу). BES включает биорезорбируемые датчики температуры/потока, модули памяти и биорезорбируемые/биоинертные терапевтические наночастицы [194]. b Процесс изготовления мультиплексного датчика отпечатков пальцев [196]. c Оптические изображения устройства e-TLC на запястье во время теста на окклюзию (масштабная линейка, 3 см) [15]. d Гибкие обратимые термохромные мембраны Facile на основе микро/наноинкапсулированных материалов с фазовым переходом для носимых датчиков температуры [198]

Изображение в натуральную величину

Визуализация температуры делает функцию гибких датчиков температуры более заметной. Это компенсирует недостатки традиционного тепловизионного оборудования, которые заключаются в дороговизне, неудобстве переноски и неточности при измерении динамических объектов. Появление высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука (HIFU [55]), мониторинга интеллектуальных устройств и других возможностей сделает измерение температуры более точным и полезным [19].5]. Ан и др. [196] разработали датчик температуры PEDOT: PSS со сверхдлинными серебряными нановолокнами (AgNF) и серебряными нанопроволоками (AgNW) в качестве высокопроизводительного прозрачного электрода, слоя и узорчатой ​​конструкции, используя технологию мультиплексирования для создания емкостной гибкой и прозрачная многофункциональная сенсорная матрица (рис. 12б). Изменение емкости в 17 раз выше, чем у датчика формы, в котором также используются электроды из ITO. В будущем визуальное отображение отпечатков пальцев, изменения давления и температуры между пальцами на гибком сенсоре может быть реализовано одновременно на смарт-устройствах. Применяя функцию распознавания отпечатков пальцев, функция безопасности интеллектуальных мобильных устройств может повысить уровень безопасности. Гао и др. [15] представили светоизлучающее устройство, которое сочетает в себе колориметрический индикатор температуры с беспроводной, структурированной и гибкой электронной технологией. Крупномасштабная матрица термохромных жидких кристаллов (ТСХ) формируется на тонкой эластичной подложке в сочетании с колориметрическим считыванием и радиочастотным (РЧ) приводом для картирования тепловых характеристик кожи. В соответствии с предпосылкой неинвазивности сенсорная система использует радиочастотные сигналы для управления локальным нагревом для исследования и картирования температуры кожи с высокой температурной точностью (50 мК) и высоким пространственным разрешением. Кровоток под кожей оценивают с помощью пробы с реактивной гиперемией (см. рис. 12в). Также анализ гидратации отражает проблемы со здоровьем кожи. Рисунок подтверждает, что устройство может быстро визуально реагировать на небольшие изменения кровотока. Отражайте проблемы со здоровьем сердечно-сосудистой системы и кожи с помощью анализа гидратации. Подобно возможности рентгеноскопии инфракрасной камеры, устройство можно использовать для мониторинга внутренней температуры и заживления ран, осмотра имплантируемых устройств, скрининга злокачественных опухолей и других биомедицинских функций. Уникальная особенность заключается в том, что гибкое устройство можно считывать с помощью мобильного телефона, и его можно носить в течение длительного времени. Система визуализации температуры открывает огромные перспективы для описания тепловых свойств кожи. Он прилагает усилия, чтобы предоставить полезные индикаторы для определения здоровья и физиологического состояния человека. В другом исследовании Kim et al. [197] представил осуществимую идею использования термохромных материалов для непосредственного наблюдения за изменениями температуры. Разница в том, что их описание изменения температуры не имеет конкретного числового отображения, а позволяет судить только о приблизительном диапазоне изменения температуры. Однако, как показано на рис. 12d, He et al. оптимизирована точность отображения температуры термохромных материалов, что позволяет более точно отражать конкретное значение температуры [198]. В будущих исследованиях разработка термохромных материалов, чувствительных к температуре и способных точно реагировать на температуру, также постепенно станет одним из направлений исследований. В частности, изнаночный прокладочный материал, который они сделали, имел цвет, похожий на человеческую кожу. Кроме того, они использовали технологию 3D-печати для изготовления гибкого датчика давления, упростив процесс изготовления, поскольку параметры структуры датчика можно регулировать, демонстрируя настраиваемые функции и достигая цели изготовления общей конструкции. В будущем 3D-печать — лучший кандидат для разработки уникальных функциональных структур [19].9]. Поскольку эта технология может обеспечить полное изготовление устройства, она упрощает процесс изготовления и обеспечивает интегрированные требования к формованию. Он также получит огромную популярность в области гибких датчиков.

Выводы

В этой статье рассматривается недавний прогресс в исследованиях высокочувствительных гибких датчиков температуры для мониторинга температуры тела человека, теплочувствительных материалов, стратегий изготовления, основных характеристик и приложений. Как относительно стабильная динамическая величина в организме человека, температура тела или локальная температура (травма) может иметь разную степень небольших колебаний (около 0,5 °С) под влиянием эмоций или физиологической деятельности. Температура контроля гибкого датчика температуры должна быть сопоставимой. Традиционные инфракрасные камеры имеют меньшее температурное разрешение (< 0,1 °C). Кроме того, своевременный и быстрый мониторинг температуры тела — еще один ключ к прорыву. Текущее время отклика датчика температуры может быть в пределах нескольких миллисекунд, но существует проблема слишком большого времени сброса. То, как сократить разницу во времени между временем отклика и временем сброса, напрямую повлияет на эффективность и возможности мониторинга датчиков. С развитием многофункциональных датчиков, как избежать взаимных помех между несколькими сигналами, чтобы стимулы соответствующих ответов между сигналами могли независимо реагировать без взаимных помех и точно выводить, что стало актуальной проблемой, которую необходимо решить и усовершенствовать для улучшения датчика. производительность. Развитие гибких датчиков температуры открывает нам обозримое будущее. В будущем гибкие датчики температуры также обеспечат низкозатратное изготовление больших площадей, высокую чувствительность, самоснабжение, визуализацию, самовосстановление, биоразлагаемость и беспроводную дистанционную передачу данных [200]. Кроме того, другие функции интегрированы и введены в действие. Сортировка собранных данных о температуре на платформе больших данных о здоровье может обеспечить наилучшую помощь и поддержку данных для медицинской диагностики человека в будущем. Кроме того, технология изготовления узорчатых микро-нано является хорошим предложением для недорогого массового производства датчиков. Основываясь на относительно зрелом технологическом процессе печати, реализация интегрированных многофункциональных гибких устройств большой площади не за горами. Текущий гибкий датчик температуры может обеспечить более высокую чувствительность, но некоторые датчики не устраняют влияние факторов окружающей среды на датчик температуры. В будущем гибкий температурный датчик, используемый для контроля температуры тела, может бороться с влиянием окружающей среды. Хотя сам по себе гибкий датчик может быть хрупким и легким, его необходимо подключать к цепи питания и блоку питания, что резко снижает общую гибкость. В будущем для гибких датчиков температуры, которые контролируют температуру тела, с дальнейшей оптимизацией методов сбора сигналов, беспроводная передача визуальных данных в режиме реального времени может быть реализована в более эффективных условиях автономного питания, что станет значительным улучшением для интеллектуальных систем мониторинга. . На мониторинг температуры поверхности тела сильно влияет окружающая среда, в то время как внутренняя температура относительно стабильна. Гибкий датчик температуры, используемый для контроля температуры тела, может быть прикреплен к поверхности тела (лоб, рука, подмышка и т. д.) для контроля температуры поверхности тела и даже ее колебаний. Также можно измерить внутреннюю температуру с небольшим диапазоном. Неимплантируемые гибкие датчики требуют дополнительных улучшений в плане износостойкости, биосовместимости и долговечности, чтобы удовлетворить потребности более широкого круга людей и стать гибким прикладным устройством, доступным каждому. Для интрузивных гибких датчиков температуры, будь то в процессе проникновения или во время использования сенсора, основное внимание уделяется минимизации повреждения тела. Таким образом, исследование и разработка биосовместимых или биоразлагаемых сенсорных материалов и датчиков, несомненно, является направлением совершенствования. Не будет отторжения или аллергических реакций в организме из-за инородных тел. В будущем вокруг нас будут часто появляться гибкие датчики температуры. Исследования по разработке гибких датчиков температуры с высокими характеристиками, простотой изготовления, низкой стоимостью и широким диапазоном применения будут продолжены.

Наличие данных и материалов

Неприменимо.

Сокращения

PDMS:

Полидиметилсилоксан

ИП:

Полиимид

Упак.:

Полиуретан

ПЭТ:

Полиэтилентерефталат

ПВА:

Спирт поливиниловый

ПВБ:

Поливинилбутираль

ТЕ:

Коэффициент теплового расширения

ЦБ:

Технический углерод

УНТ:

Углеродные нанотрубки

TCR:

Температурный коэффициент сопротивления

НАПРИМЕР:

Расширенный графит

Гр:

Графит

ПЭО:

Оксид полиэтилена

ПВДФ:

Поливинилиденфторид

ПЕДОТ:

PSS: поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат)

МУНТ:

Многослойные углеродные нанотрубки

ОУНТ:

Одностенные углеродные нанотрубки

ГО:

Оксид графена

РГО:

Восстановленный оксид графена

GNW:

Графен

PECVD:

Плазменное химическое осаждение из паровой фазы

ТС:

Прозрачный и эластичный

Au:

Золото

Сегмент:

Серебро

Медь:

Медь

Точка:

Платина

Ni:

Никель

Ал:

Алюминий

МЭМС:

Микроэлектромеханическая система

Кр:

Хром

ОТФТ:

Органический тонкопленочный транзистор

НП:

Наночастицы

ПЭ:

Полиэтилен

ПТК:

Положительный температурный коэффициент

ВО ₂ :

Ванадия диоксид

PAD:

Осаждение с помощью полимера

NiO:

Оксид никеля

P3HT:

Поли(3-гексилтиофен)

PPy:

Полипиррол

пНИПАМ:

Поли(N-изопропилакриламид)

SEBS:

Полистирол-блок-поли(этилен-ран-бутилен)-блок-полистирол

PDPPFT4:

Поли(дикетопирролопиррол-[3,2-b]тиено[2′,3′:4,5]тиено[2,3-d]тиофен])

PII2T:

Поли(изоиндигобитиофен)

OSC:

Органические полупроводники

ТЭН:

Термоэлектрический наногенератор

Ду:

Двойная сеть

ДМСО:

Диметилсульфоксид

P (ВДФ-ТрФЭ):

Сополимер поливинилиденфторида

ИК:

Инфракрасный

ФЕТ:

Полевой транзистор

БТ:

БатиО ₃

ZnO:

Оксид цинка

MFSOTE:

Органический термоэлектрический элемент на основе микроструктуры

PVD:

Физическое осаждение из паровой фазы

ССЗ:

Химическое осаждение из паровой фазы

AlPcCl:

Фталоцианинхлорид алюминия

RF-PECVD:

Химическое осаждение из паровой фазы, усиленное радиочастотной плазмой

FCCVD:

Плавающий катализатор химического осаждения из паровой фазы

ПЭИ:

Полиэфиримид

ЛС:

Лазерное письмо

R2R:

Рулонный

EES:

Электронная система кожи

LDW:

Прямое лазерное письмо

ГНР:

Графеновая нанолента

таскPLA:

Трехплечевой трехмерный композит полилактид, полимолочная кислота

РФА:

Рентгеновская дифракция

м-ЛРС:

Лазерное восстановительное спекание

NTC:

Отрицательный температурный коэффициент

ИТО:

Оксид индия-олова

Светодиоды:

Светоизлучающие диоды

ЭКГ:

Электрокардиограмма

ДДП:

Насос для доставки лекарств

FWHS:

Гибкая система заживления ран

ДВСД:

Гибкий датчик температуры раны

УФ:

Ультрафиолет

Si-NM:

Кремниевые наномембраны

БЭС:

Биорассасывающийся электронный стент

HIFU:

Высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук

AgNF:

Серебряные нановолокна

AgNWs:

Серебряные нанопроволоки

ТЛХ:

Термохромный жидкий кристалл

РФ:

Радиочастота

Ссылки

1. «>

   Clarke A, Fraser KPP (2004) Почему метаболизм увеличивается с температурой. Funct Ecol 18:243–251

   Артикул Google ученый

2. Хан Ю., Остфельд А.Е., Лохнер С.М., Пьер А., Ариас А.С. (2016) Мониторинг показателей жизнедеятельности с помощью гибких и носимых медицинских устройств. Adv Mater 28: 4373–4395

   КАС Статья Google ученый

3. Lee YH, Kweon OY, Kim H, Yoo JH, Han SG, Oh JH (2018) Последние достижения в области органических датчиков для систем самоконтроля здоровья. J Mater Chem C 6:8569–8612

   CAS Статья Google ученый

4. Li Q, Zhang LN, Tao XM, Ding X (2017) Обзор гибких сетей измерения температуры для носимого физиологического мониторинга. Adv Healthc Mater 6:1601371

   Артикул КАС Google ученый

5. «>

   Хаттори Ю., Фальгоут Л., Ли В., Юнг С.И., Пун Э., Ли Дж.В., На И., Гейслер А., Садхвани Д., Чжан Ю., Су Ю., Ван Х., Лю З., Ся Дж., Ченг Х., Уэбб RC, Bonifas AP, Won P, Jeong JW, Jang KI, Song YM, Nardone B, Nodzenski M, Fan JA, Huang Y, West DP, Paller AS, Alam M, Yeo WH, Rogers JA (2014) Многофункциональный, похожий на кожу электроника для количественного клинического мониторинга заживления кожных ран. Adv Healthc Mater 3:1597–1607

   КАС Статья Google ученый

6. Гво-Бин Л., Фу-Чун Х., Чиа-Йен Л., Джиун-Джих М. (2003 г.) Новый процесс изготовления гибкой кожи с матрицей датчиков температуры и ее применение. Acta Mech Sin 20:27–32

   Google ученый

7. Hammock ML, Chortos A, Tee BC, Tok JB, Bao Z (2013) Статья, посвященная 25-летию: эволюция электронной кожи (e-skin): краткая история, соображения дизайна и недавний прогресс. Ад Матер 25:5997–6038

   КАС Статья Google ученый

8. Wang X, Dong L, Zhang H, Yu R, Pan C, Wang ZL (2015) Недавний прогресс в электронной коже. Adv Sci (Weinh) 2:1500169

   Статья КАС Google ученый

9. Ван Л., Чен Д., Цзян К., Шен Г. (2017) Новые идеи и взгляды на биологические материалы для гибкой электроники. Chem Soc Rev 46:6764–6815

   КАС Статья Google ученый

10. Di Giacomo R, Bonanomi L, Costanza V, Maresca B, Daraio C (2017) Биомиметический термочувствительный слой для искусственной кожи

11. Harada S, Honda W, Arie T, Akita S, Takei K (2014 ) Полностью напечатанные, высокочувствительные многофункциональные массивы искусственных электронных усов, интегрированные с датчиками деформации и температуры. ACS Nano 8:3921–3927

    CAS Статья Google ученый

12. Гао В., Эмаминеджад С., Ньин ХЙЮ, Чалла С., Чен К., Пек А., Фахад Х.М., Ота Х., Шираки Х., Кирия Д., Лиен Д.Х., Брукс Г.А., Дэвис Р.В., Джавей А. (2016) Полностью интегрирован массивы носимых датчиков для мультиплексного анализа пота на месте. Природа 529:509–514

    CAS Статья Google ученый

13. Lichtenwalner DJ, Hydrick AE, Kingon AI (2007) Гибкая тонкопленочная матрица датчиков температуры и деформации с использованием новой концепции измерения. Сенсорные приводы A 135:593–597

    КАС Статья Google ученый

14. Hua Q, Sun J, Liu H, Bao R, Yu R, Zhai J, Pan C, Wang ZL (2018) Вдохновленные кожей высокоэластичные и гибкие матричные сети для многофункционального восприятия. Нац Коммуна 9:244

    Статья КАС Google ученый

15. «>

    Гао Л., Чжан Ю., Малярчук В., Цзя Л., Джанг К.И., Уэбб Р.С., Фу Х., Ши Ю., Чжоу Г., Ши Л., Шах Д., Хуан Х., Сюй Б., Ю. С., Хуан Ю., Роджерс JA (2014)Эпидермальные фотонные устройства для количественной визуализации температуры и тепловых транспортных характеристик кожи. Нат Коммуна 5:4938

    КАС Статья Google ученый

16. Ren X, Pei K, Peng B, Zhang Z, Wang Z, Wang X, Chan PK (2016) Маломощная и гибкая матрица датчиков температуры на органических транзисторах с активной матрицей. Adv Mater 28:4832–4838

    CAS Статья Google ученый

17. Trung TQ, Ramasundaram S, Hwang BU, Lee NE (2016) Полностью эластомерный прозрачный и эластичный датчик температуры для носимой электроники, прикрепляемой к телу. Adv Mater 28: 502–509

    КАС Статья Google ученый

18. «>

    Wu L, Qian J, Peng J, Wang K, Liu Z, Ma T, Zhou Y, Wang G, Ye S (2019) Гибкий датчик температуры с трафаретной печатью на основе композита FG/CNT/PDMS с постоянным TCR . J Mater Sci: Mater Electron 30: 9593–9601

    CAS Google ученый

19. Юань З., Пей З., Шахбаз М., Чжан Ц., Чжо К., Чжао С., Чжан В., Ма Х., Санг С. (2019)) Структурированная сеть углеродных нанотрубок с серебряным покрытием для носимых датчиков. Nanoscale Res Lett 14:356

    Артикул КАС Google ученый

20. Jeong SH, Zhang S, Hjort K, Hilborn J, Wu Z (2016) Эластомер на основе PDMS, настроенный на мягкость, эластичность и липкость для эпидермальной электроники. Adv Mater 28: 5830–5836

    CAS Статья Google ученый

21. Бьянки К., Лурейро Х., Дуарте П., Маркес Х., Фигейра Х. , Ропио И., Феррейра I (2016) В ₂ O ₅ тонкие пленки для гибкого и высокочувствительного прозрачного датчика температуры. Adv Mater Technol 1:1600077

    Артикул КАС Google ученый

22. Ван Л., Чжу Р., Ли Г. (2020) Температурная компенсация и компенсация деформации для гибких датчиков на основе термоощущения. ACS Appl Mater Interfaces 12:1953–1961

    CAS Статья Google ученый

23. Zhang F, Zang Y, Huang D, Di CA, Zhu D (2015) Гибкие двухпараметрические датчики температуры и давления с автономным питанием, использующие органические термоэлектрические материалы, поддерживаемые микроструктурой. Национальная общность 6:8356

    CAS Статья Google ученый

24. Nakata S, Arie T, Akita S, Takei K (2017) Носимое гибкое и многофункциональное медицинское устройство с химическим датчиком ISFET для одновременного мониторинга pH пота и температуры кожи. ACS Sens 2: 443–448

    КАС Статья Google ученый

25. Park J, Kim M, Lee Y, Lee HS, Ko H (2015) Микроструктурированная ферроэлектрическая кожа, вдохновленная кожей кончиков пальцев, различает статическое/динамическое давление и температурные стимулы. Sci Adv 1:e1500661

    Статья Google ученый

26. Zhang M, Yeow JTW (2020) Гибкий, масштабируемый и автономный детектор среднего инфракрасного диапазона на основе прозрачного композита PEDOT: PSS/графен. Углерод 156:339–345

    КАС Статья Google ученый

27. Pan J, Liu S, Zhang H, Lu J (2019) Гибкая матрица датчиков температуры с тонкой пленкой полианилин/графен-поливинилбутираль. Датчики (Базель) 19:4105

    CAS Статья Google ученый

28. «>

    Peng B, Ren X, Wang Z, Wang X, Roberts RC, Chan PK (2014) Высокопроизводительный драйвер активной матрицы органических транзисторов, разработанный на бумажной основе. Научный представитель 4: 6430

    КАС Статья Google ученый

29. Вералингам С., Бадхулика С. (2020) Нанохлопья 2D-SnSe2 на бумаге с 1D-изолятором затвора на основе MISFET из 1D-NiO в качестве многофункционального фотопереключателя NIR и гибкого датчика температуры. Mater Sci Semiconduct Process 105: 104738

    CAS Статья Google ученый

30. Chen J, Zhang J, Luo Z, Zhang J, Li L, Su Y, Gao X, Li Y, Tang W, Cao C, Liu Q, Wang L, Li H (2020) Сверхэластичные, чувствительные и малогистерезисный гибкий тензодатчик на основе волнообразного жидкого металла для мониторинга деятельности человека. Интерфейсы приложений ACS 12:22200–22211

    КАС Статья Google ученый

31. «>

    Hong SY, Lee YH, Park H, Jin SW, Jeong YR, Yun J, You I, Zi G, Ha JS (2016) Растягивающийся массив датчиков температуры с активной матрицей из полианилиновых нановолокон для электронной кожи. Adv Mater 28:930–935

    CAS Статья Google ученый

32. Хао Л., Дин Дж., Юань Н., Сюй Дж., Чжоу С., Дай С., Чен Б. (2018) Визуальный и гибкий датчик температуры на основе пленки из смеси пектин-ксантановой камеди. Орг Электрон 59: 243–246

    CAS Статья Google ученый

33. You X, Pak JJ (2014)Ферментативный биосенсор глюкозы на полевом транзисторе на основе графена с использованием белка шелка для иммобилизации ферментов и подложки устройства. Приводы Sens B Chem 202:1357–1365

    CAS Статья Google ученый

34. Yan C, Wang J, Kang W, Cui M, Wang X, Foo CY, Chee KJ, Lee PS (2014) Высокоэластичная пьезорезистивная графен-наноцеллюлозная нанобумага для датчиков деформации. Adv Mater 26: 2022–2027

    КАС Статья Google ученый

35. Wang F, Jiang J, Sun F, Sun L, Wang T, Liu Y, Li M (2019) Гибкий носимый датчик температуры из нетканого материала из графена/альгината с высокой чувствительностью и защитой от помех. Целлюлоза 27:2369–2380

    Артикул КАС Google ученый

36. Йи П., Аванг Р.А., Роу В.С.Т., Калантар-заде К., Хошманеш К. (2014)Нанокомпозиты PDMS для улучшения теплопередачи в микрофлюидных платформах. Лабораторный чип 14:3419–3426

    КАС Статья Google ученый

37. Liu J, Zong G, He L, Zhang Y, Liu C, Wang L (2015) Влияние коллоидных и мезопористых наночастиц кремнезема на свойства полидиметилсилоксана sylgard 184. Микромашины 6:855–864

    Артикул Google ученый

38. «>

    Ван З., Волински А.А., Галлант Н.Д. (2014) Влияние сшивания на модуль упругости полидиметилсилоксана, измеренное с помощью специального компрессионного прибора. J Appl Polym Sci 131

39. Велла Д., Бико Дж., Будауд А., Роман Б., Рейс П.М. (2009) Макроскопическое отслоение тонких пленок от эластичных подложек. Proc Natl Acad Sci USA 106:10901–10906

    CAS Статья Google ученый

40. Ву Д, Се Х, Инь И, Тан М (2013) Микромасштабное расслоение и коробление тонкой пленки на мягкой подложке. J Micromech Microeng 23:035040

    Артикул КАС Google ученый

41. Sluis VDOO, Hsu Y, Timmermans PP, Gonzalez M, Hoefnagels JJ (2011)Расслоение межсоединений в растяжимых электронных схемах, вызванное растяжением. J Phys D 44:034008

    Статья КАС Google ученый

42. «>

    Chen Q, Sun T, Song X, Ran Q, Yu C, Yang J, Feng H, Yu L, Wei D (2017) Гибкие электрохимические биосенсоры на основе графеновых наностенок для измерения лактата в реальном времени. Нанотехнологии 28:315501

    Артикул КАС Google ученый

43. Парк С., Смит Дж. Г., Коннелл Дж. В., Лоутер С. Э., Рабочий округ Колумбия, Сиочи Э. Дж. (2005) Нанокомпозиты гибридной глины полиимида и кремнезема. Полимер 46:9694–9701

    CAS Статья Google ученый

44. Chen Y, Kang ET (2004) Новый подход к нанокомпозитам полиимидов, содержащих полиэдрический олигомерный силсесквиоксан, для диэлектрических применений. Матер Летт 58: 3716–3719

    КАС Статья Google ученый

45. He Y, Ping Y (2003) Нанокомпозит TiO2–PI посредством золь-гель процесса. Mater Chem Phys 78:614–619

    CAS Статья Google ученый

46. «>

    Xiao S, Che L, Li X, Wang Y (2008) Новый процесс изготовления устройств MEMS на полиимидных гибких подложках. Microelectron Eng 85:452–457

    CAS Статья Google ученый

47. Лим Дж., Ли С.М., Ким С., Ким Т., Ку Х., Ким Х. (2017) Окрашиваемые кистью и легко растягивающиеся Ag-нанопроволоки и гибридные электроды PEDOT:PSS. Научный отчет 7:1–12

    Статья КАС Google ученый

48. Moser Y, Gijs MAM (2007) Миниатюрный гибкий датчик температуры. J Microelectromech Syst 16:1349–1354

    CAS Статья Google ученый

49. Ким Т.А., Ким Х., Ли С., Парк М. (2012)Композиты одностенных углеродных нанотрубок/силиконового каучука для податливых электродов. Углерод 50:444–449

    CAS Статья Google ученый

50. «>

    Rim YS, Bae S, Chen H, De Marco N, Yang Y (2016) Недавний прогресс в области материалов и устройств для создания пригодных для печати и гибких датчиков. Adv Mater 28:4415–4440

    CAS Статья Google ученый

51. Черенак К., Зиссет С., Кинкельдей Т., Мюнценридер Н., Трестер Г. (2010) Тканые электронные волокна с функциями распознавания и отображения для умного текстиля. Adv Mater 22: 5178–5182

    CAS Статья Google ученый

52. Eom J, Jaisutti R, Lee H, Lee W, Heo J-S, Lee JY, Park SK, Kim YH (2017) Высокочувствительные текстильные датчики деформации и беспроводные устройства пользовательского интерфейса с использованием полностью полимерных проводящих волокон. Интерфейсы приложений ACS 9:10190–10197

    CAS Статья Google ученый

53. Kim DH, Wang S, Keum H, Ghaffari R, Kim YS, Tao H, Panilaitis B, Li M, Kang Z, Omenetto F, Huang Y, Rogers JA (2012) Тонкие, гибкие датчики и приводы как « инструментальные» хирургические нити для целенаправленного мониторинга и лечения раны. Маленький 8:3263–3268

    CAS Статья Google ученый

54. Садасивуни К.К., Кафи А., Ким Х.К., Ко Х.У., Мун С., Ким Дж. (2015) Целлюлозные пленки, наполненные восстановленным оксидом графена, для применения в гибких датчиках температуры. Синт Мет 206: 154–161

    КАС Статья Google ученый

55. Xu B, Tang G, He CQ, Yan XX (2017) Гибкий микродатчик температуры для применения высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука. Датчики Материалы 29:1713–1722

    CAS Google ученый

56. Вуоринен Т., Нииттинен Дж., Канккунен Т., Крафт Т.М., Мантисало М. (2016) Графен/PEDOT: датчики температуры PSS для струйной печати на подложке из полиуретана, приспосабливаемой к коже. Научный представитель 6: 35289

    КАС Статья Google ученый

57. «>

    Махадева С.К., Юн С., Ким Дж. (2011) Гибкий датчик влажности и температуры на основе нанокомпозита целлюлоза-полипиррол. Приводы Sens, A 165:194–199

    CAS Статья Google ученый

58. Yan C, Wang J, Lee PS (2015) Растяжимый графеновый термистор с настраиваемым тепловым индексом. ACS Nano 9:2130–2137

    КАС Статья Google ученый

59. Liu Y, Wang H, Zhao W, Zhang M, Qin H, Xie Y (2018) Гибкие растягиваемые датчики для носимых устройств для мониторинга состояния здоровья: сенсорные механизмы, материалы, стратегии изготовления и особенности. Датчики 18:645

    Артикул Google ученый

60. Sun K, Zhang S, Li P, Xia Y, Zhang X, Du D, Isikgor FH, Ouyang J (2015) Обзор применения PEDOT и PEDOT:PSS в устройствах преобразования и хранения энергии. J Mater Sci Mater Electron 26: 4438–4462

    КАС Статья Google ученый

61. Тан Р.К.Л., Ривз С.П., Хашеми Н., Томас Д.Г., Кавак Э., Монтазами Р., Хашеми Н.Н. (2017) Графен в качестве гибкого электрода: обзор подходов к изготовлению. J Mater Chem A 5:17777–17803

    CAS Статья Google ученый

62. Trung TQ, Lee NE (2016) Гибкие и растягиваемые интегрированные платформы с физическими датчиками для носимого мониторинга активности человека и личного здравоохранения. Adv Mater 28: 4338–4372

    КАС Статья Google ученый

63. Xu X-B, Li Z-M, Dai K, Yang MB (2006) Аномальное затухание положительного температурного коэффициента удельного сопротивления в наполненном сажей полимерном композите с электропроводящими микрофибриллами in situ. Appl Phys Lett 89:032105

    Статья КАС Google ученый

64. «>

    Zhang S, Wang Y, He S, Jiang Z (2016) Диагностика неисправности подшипника на основе разложения по вариационному режиму и полного шумоподавления. Меас Сай Технол 27:075101

    Артикул КАС Google ученый

65. Престон С.Д., Марсден Б.Дж. (2006) Изменения коэффициента теплового расширения в напряженном графите Gilsocarbon. Углерод 44:1250–1257

    CAS Статья Google ученый

66. Tao Z, Wang H, Li X, Liu Z, Guo Q (2017) Расширенный графит/полидиметилсилоксановые композиты с высокой теплопроводностью. J Appl Polym Sci 134

67. Shih WP, Tsao LC, Lee CW, Cheng MY, Chang C, Yang YJ, Fan KC (2010) Гибкая матрица датчиков температуры на основе композита графит-полидиметилсилоксан. Датчики (Базель) 10:3597–3610

    CAS Статья Google ученый

68. «>

    Huang Y, Zeng X, Wang W, Guo X, Hao C, Pan W, Liu P, Liu C, Ma Y, Zhang Y, Yang X (2018) Гибкий датчик температуры высокого разрешения на основе графитонаполненного полиэтилена оксидные и поливинилиденфторидные композиты для контроля температуры тела. Приводы Sens A 278:1–10

    КАС Статья Google ученый

69. Гонг С., Ченг В. (2017) Одномерные наноматериалы для мягкой электроники. Adv Electron Mater 3:1600314

    Артикул КАС Google ученый

70. Yu C, Kim YS, Kim D, Grunlan JC (2008) Термоэлектрическое поведение полимерных нанокомпозитов с сегрегированной сетью. Nano Lett 8: 4428–4432

    CAS Статья Google ученый

71. Lee S, Reuveny A, Reeder J, Lee S, Jin H, Liu Q, Yokota T, Sekitani T, Isoyama T, Abe Y, Suo Z, Someya T (2016) Прозрачный, нечувствительный к изгибу датчик давления. Nat Nanotechnol 11:472–478

    CAS Статья Google ученый

72. Zhou X, Luo H, Zhang Y, Wang H, Lin Y, Zhao G, Yi G, Yuan S, Zhu Z (2017) Настраиваемые водочувствительные полимерные композиты с синергетическими графеновыми и углеродными нанотрубками. Матер Летт 199:160–163

    КАС Статья Google ученый

73. Чалый Д., Карбовник И., Лыкашевич Д., Клим Х. (2018) Электрические свойства при низких температурах нанокомпозитов на основе PEDOT. В: Материалы третьей международной конференции по информационным и телекоммуникационным технологиям и радиоэлектронике

74. Карбовник И., Оленыч Ю., Клим Х., Болеста И., Лукашевич Д., Чалый Д., Жиденко И. (2019) РЭМ и электрические исследования углеродных нанотрубок усиленный PEDOT: слои PSS. В: 201939-я международная конференция IEEE по электронике и нанотехнологиям (ELNANO), IEEE, стр. 344–347

75. Kim JY, Lee W, Kang YH, Cho SY, Jang KS (2018) Мокрое прядение и последующая обработка CNT/PEDOT : Композиты PSS для использования в термоэлектрических генераторах на основе органических волокон. Углерод 133:293–299

    CAS Статья Google ученый

76. Di Giacomo R, Daraio C, Maresca B (2015) Растительные нанобионические материалы с гигантской температурной реакцией, опосредованной пектином-Ca ²⁺ . Proc Natl Acad Sci USA 112:4541–4545

    Статья КАС Google ученый

77. Weiss NO, Zhou H, Liao L, Liu Y, Jiang S, Huang Y, Duan X (2012) Графен: новый электронный материал. Adv Mater 24: 5782–5825

    CAS Статья Google ученый

78. Новоселов К.С., Фалько В.И., Коломбо Л., Геллерт П.Р., Шваб М. Г., Ким К. (2012) Дорожная карта для графена. Природа 490:192–200

    КАС Статья Google ученый

79. Miao P, Wang J, Zhang C, Sun M, Cheng S, Liu H (2019) Тактильные датчики на основе графеновой наноструктуры для электронных кожных приложений. Nano-micro Lett 11:1–37

    Статья Google ученый

80. Wang C, Xia K, Wang H, Liang X, Yin Z, Zhang Y (2019) Усовершенствованный углерод для гибкой и носимой электроники. Adv Mater 31: e1801072

    Артикул КАС Google ученый

81. Алам С.Н., Шарма Н., Кумар Л. (2017) Синтез оксида графена (ОГ) модифицированным методом Хаммерса и его термическое восстановление для получения восстановленного оксида графена (ВОГ)*. Графен 06:1–18

    CAS Статья Google ученый

82. «>

    Guex LG, Sacchi B, Peuvot KF, Andersson RL, Pourrahimi AM, Strom V, Farris S, Olsson RT (2017) Экспериментальный обзор: химическое восстановление оксида графена (GO) до восстановленного оксида графена (rGO) водным раствором химия. Наномасштаб 9:9562–9571

    CAS Статья Google ученый

83. Trung TQ, Dang TML, Ramasundaram S, Toi PT, Park SY, Lee NE (2019) Растяжимый нечувствительный к деформации датчик температуры на основе отдельно стоящих эластомерных композитных волокон для контроля температуры кожи на теле. ACS Appl Mater Interfaces 11:2317–2327

    CAS Статья Google ученый

84. Ho DH, Sun Q, Kim SY, Han JT, Kim DH, Cho JH (2016) Эластичная и мультимодальная полностью графеновая электронная кожа. Adv Mater 28: 2601–2608

    КАС Статья Google ученый

85. «>

    Хван Б.У., Ли Дж.Х., Трунг Т.К., Рох Э., Ким Д.И., Ким С.В., Ли Н.Е. (2015) Прозрачная растягиваемая сенсорная платформа с автономным питанием и сверхчувствительным распознаванием человеческой деятельности. ACS Nano 9:8801–8810

    CAS Статья Google ученый

86. Yang J, Wei D, Tang L, Song X, Luo W, Chu J, Gao T, Shi H, Du C (2015) Носимый датчик температуры на основе графеновых наностен. RSC Adv 5: 25609–25615

    КАС Статья Google ученый

87. Liu G, Tan Q, Kou H, Zhang L, Wang J, Lv W, Dong H, Xiong J (2018) Гибкий датчик температуры на основе восстановленного оксида графена для кожи робота, используемой в Интернете вещей. Датчики (Базель) 18:1400

    Артикул КАС Google ученый

88. Chen Y, Lu B, Chen Y, Feng X (2015) Дышащие и растягивающиеся датчики температуры, вдохновленные кожей. Научный представитель 5:11505

    Артикул Google ученый

89. Lee C-Y, Weng F-B, Cheng C-H, Shiu H-R, Jung S-P, Chang W-C, Chan P-C, Chen W-T, Lee C-J (2011) Использование гибкого микротемпературного датчика для определения температуры на месте и моделирования протона топливный элемент с обменной мембраной. J Источники питания 196:228–234

    CAS Статья Google ученый

90. Lee CY, Lee SJ, Tang MS, Chen PC (2011) Мониторинг температуры внутри литий-ионных аккумуляторов с помощью гибких микродатчиков температуры на месте. Сенсоры (Базель) 11:9942–9950

    КАС Статья Google ученый

91. Huang CC, Kao ZK, Liao YC (2013) Гибкие миниатюрные массивы термисторов из оксида никеля с использованием технологии струйной печати. Интерфейсы приложений ACS 5:12954–12959

    CAS Статья Google ученый

92. «>

    Мацухиса Н., Иноуэ Д., Залар П., Джин Х., Мацуба Й., Ито А., Ёкота Т., Хасидзуме Д., Сомея Т. (2017) Эластичные проводники для печати путем формирования на месте наночастиц серебра из чешуек серебра. Нат Матер 16: 834–840

    КАС Статья Google ученый

93. Фелмет К., Лоо Ю., Сан Ю. (2004) Нанесение рисунка на проводящую медь с помощью нанотрансферной печати. Appl Phys Lett 85:3316–3318

    CAS Статья Google ученый

94. Yeo WH, Kim YS, Lee J, Ameen A, Shi L, Li M, Wang S, Ma R, Jin SH, Kang Z, Huang Y, Rogers JA (2013) Многофункциональная эпидермальная электроника, напечатанная непосредственно на коже . Adv Mater 25: 2773–2778

    КАС Статья Google ученый

95. Jeon J, Lee HB, Bao Z (2013) Гибкие беспроводные датчики температуры на основе бинарных полимерных композитов, наполненных микрочастицами Ni. Adv Mater 25:850–855

    CAS Статья Google ученый

96. Yoon S, Sim JK, Cho Y-H (2016) Гибкий и удобный для ношения пластырь для мониторинга человеческого стресса. Научный представитель 6: 23468

    CAS Статья Google ученый

97. Риваденейра А., Бобингер М., Альбрехт А., Бехерер М., Лугли П., Фалько А., Салмерон Дж. Ф. (2019) Экономичные датчики температуры PEDOT:PSS, нанесенные на гибкую подложку струйным принтером. Полимеры (Базель) 11:824

    CAS Статья Google ученый

98. Zeng X, Yan C, Ren L, Zhang T, Zhou F, Liang X, Wang N, Sun R, Xu J-B, Wong C-P (2019) Сборка нанопроволок из теллурида серебра для высокоэффективной гибкой термоэлектрической пленки и ее применение в датчике температуры с автономным питанием. Adv Electron Mater 5:1800612

    Артикул КАС Google ученый

99. «>

    Yu C, Wang Z, Yu H, Jiang H (2009) Растяжимый датчик температуры на основе тонкопленочных устройств с эластичной выпуклостью на эластомерных подложках. Appl Phys Lett 95:141912

    Статья КАС Google ученый

100. Dankoco MD, Tesfay GY, Benevent E, Bendahan M (2015) Датчик температуры, реализованный в процессе струйной печати на гибкой подложке. Mater Sci Eng B 205: 1–5

     Артикул КАС Google ученый

101. Ren X, Chan PK, Lu J, Huang B, Leung DC (2013) Датчик органической температуры с широким динамическим диапазоном. Adv Mater 25:1291–1295

     CAS Статья Google ученый

102. Dankoco MD, Tesfay GY, Benevent E, Bendahan M (2016) Датчик температуры, реализованный в процессе струйной печати на гибкой подложке. Mater Sci Eng, B 205:1–5

     КАС Статья Google ученый

103. «>

     Liao F, Lu C, Yao G, Yan Z, Gao M, Pan T, Zhang Y, Feng X, Lin Y (2017) Сверхчувствительный гибкий температурно-механический двухпараметрический датчик на основе пленок диоксида ванадия. IEEE Electron Device Lett 38:1128–1131

     CAS Статья Google ученый

104. Бали С., Брандлмайер А., Ганстер А., Рааб О., Цапф Дж., Хюблер А. (2016) Полностью напечатанные на струйной печати гибкие датчики температуры на основе углерода и PEDOT:PSS1. Mater TodayProc 3:739–745

     Google ученый

105. Дюби Н., Леклерк М. (2011) Проводящие полимеры: эффективные термоэлектрические материалы. J Polym Sci Part B Polym Phys 49:467–475

     CAS Статья Google ученый

106. Huang L, Chen J, Yu Z, Tang D (2020) Датчик температуры с автономным питанием и эффектом Зеебека для фототермическо-термоэлектрического иммунологического анализа. Анальная химия 92:2809–2814

     КАС Статья Google ученый

107. Yang Y, Lin Z-H, Hou T, Zhang F, Wang ZL (2012) Гибкие термоэлектрические наногенераторы на основе нанопроволоки и датчики температуры с автономным питанием. Нанорез 5:888–895

     CAS Статья Google ученый

108. Oh JH, Hong SY, Park H, Jin SW, Jeong YR, Oh SY, Yun J, Lee H, Kim JW, Ha JS (2018) Изготовление высокочувствительных датчиков температуры, прикрепляемых к коже, с микроструктурированным адгезивом на основе биологических материалов . Интерфейсы приложений ACS 10:7263–7270

     КАС Статья Google ученый

109. Graz I, Krause M, Bauer-Gogonea S, Bauer S, Lacour SP, Ploss B, Zirkl M, Stadlober B, Wagner S (2009) Ячейки с гибкой активной матрицей с селективно поляризованным бифункциональным полимерно-керамическим нанокомпозитом для давления и чувствительной к температуре кожей. J Appl Phys 106:034503

     Статья КАС Google ученый

110. Lee JS, Shin KY, Cheong OJ, Kim JH, Jang J (2015) Высокочувствительный и многофункциональный тактильный датчик, использующий отдельно стоящую тонкую пленку ZnO/PVDF с графеновыми электродами для контроля давления и температуры. Научный представитель 5:7887

     КАС Статья Google ученый

111. Сибински М., Якубовска М., Слома М. (2010) Гибкие датчики температуры на волокнах. Датчики (Базель) 10:7934–7946

     CAS Статья Google ученый

112. Tien NT, Jeon S, Kim DI, Trung TQ, Jang M, Hwang BU, Byun KE, Bae J, Lee E, Tok JB, Bao Z, Lee NE, Park JJ (2014) Гибкая бимодальная матрица датчиков для одновременного измерения давления и температуры. Adv Mater 26:796–804

     Артикул КАС Google ученый

113. «>

     Trung TQ, Ramasundaram S, Hong SW, Lee NE (2014) Гибкий и прозрачный нанокомпозит из восстановленного оксида графена и сополимера P(VDF-TrFE) для обеспечения высокой термочувствительности в полевом транзисторе. Adv Funct Mater 24:3438–3445

     CAS Статья Google ученый

114. Zhu C, Chortos A, Wang Y, Pfattner R, Lei T, Hinckley AC, Pochorovski I, Yan X, To JWF, Oh JY, Tok JBH, Bao Z, Murmann B (2018) Растягиваемые схемы измерения температуры с подавлением деформации на основе транзисторов из углеродных нанотрубок. Нат Электрон 1: 183–190

     Артикул Google ученый

115. Zhu C, Wu HC, Nyikayaramba G, Bao Z, Murmann B (2019) Растяжимый датчик температуры на основе органических тонкопленочных транзисторов. IEEE Electron Device Lett 40:1630–1633

     CAS Статья Google ученый

116. «>

     Yokota T, Inoue Y, Terakawa Y, Reeder J, Kaltenbrunner M, Ware T, Yang K, Mabuchi K, Murakawa T, Sekino M, Voit W, Sekitani T, Someya T (2015) Ультрагибкий, большой площади , датчики физиологической температуры для многоточечных измерений. Proc Natl Acad Sci USA 112:14533–14538

     КАС Статья Google ученый

117. Feng R, Tang F, Zhang N, Wang X (2019) Гибкий переносной термоэлектрический наногенератор с высокой плотностью мощности и датчик температуры с автономным питанием. Интерфейсы приложений ACS 11:38616–38624

     CAS Статья Google ученый (2020) ) Обзор носимых термоэлектрических устройств для сбора энергии: от температуры тела до электронных систем. Эпл Энерджи 258:114069

     Артикул Google ученый

118. Forrent SR (2004) Путь к вездесущим и недорогим органическим электронным приборам на пластике. Природа 428:911–918

     Статья КАС Google ученый

119. Liu L, Luo S, Qing Y, Yan N, Wu Y, Xie X, Hu F, Temperature-Controlled A (2018) Проводящий гидрогель PANI@CNFs/MEO2 MA/PEGMA для гибких датчиков температуры. Макромоль Рапид Коммун 39:e1700836

     Артикул КАС Google ученый

120. An R, Zhang X, Han L, Wang X, Zhang Y, Shi L, Ran R (2020) Лечебные, гибкие, высокотермочувствительные двухсетевые ионно-проводящие гидрогели для трехмерного линейного датчика температуры. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 107:110310

     CAS Статья Google ученый

121. Фейг В.Р., Тран Х., Ли М., Лю К., Хуан З., Бекер Л., Макканик Д.Г., Бао З. (2019) Метод электрохимического гелеобразования для формирования рисунка проводящих гидрогелей PEDOT:PSS. Adv Mater 31:e19

     Артикул КАС Google ученый

122. «>

     Кайзер Л.В., Липоми Д.Дж. (2019) Растяжимые проводящие полимеры и композиты на основе PEDOT и PEDOT:PSS. Adv Mater 31:e1806133

     Артикул КАС Google ученый

123. Чжан Ф., Ху Х., Ислам М., Пэн С., Ву С., Лим С., Чжоу Ю., Ван С-Х (2020) Мультимодальный датчик деформации и температуры путем гибридизации восстановленного оксида графена и PEDOT:PSS. Compos Sci Technol 187: 107959

     КАС Статья Google ученый

124. Antiohos D, Folkes G, Sherrell P, Ashraf S, Wallace GG, Aitchison P, Harris AT, Chen J, Minett AI (2011) Композиционное влияние пленок PEDOT-PSS/одностенных углеродных нанотрубок на характеристики суперконденсаторного устройства. J Mater Chem 21:15987–15994

     CAS Статья Google ученый

125. Чен Ю, Кан К.С., Хан К.Дж., Ю К. Х., Ким Дж. (2009 г.) Улучшенные оптические и электрические свойства пленок PEDOT: PSS за счет добавления МУНТ-сорбита. Synth Met 159: 1701–1704

     CAS Статья Google ученый

126. Карбовник И., Оленыч И., Аксиментьева О., Клим Х., Дзендзелюк О., Оленыч Ю., Грушецкая О. (2016) Влияние радиации на электрические свойства нанокомпозитов на основе ПЭДОТ. Nanoscale Res Lett 11:84

     Артикул КАС Google ученый

127. Song H, Liu C, Xu J, Jiang Q, Shi H (2013) Изготовление слоистой наноструктуры PEDOT: композит PSS / SWCNTs и его термоэлектрические характеристики. RSC Adv 3:22065–22071

     CAS Статья Google ученый

128. Чжоу Дж., Анджум Д.Х., Чен Л., Сюй С., Вентура И.А., Цзян Л., Любино Г. (2014) Зависимая от температуры микроструктура пленок PEDOT/PSS: результаты морфологического, механического и электрического анализов. Дж Матер Хим С 2:9903–9910

     КАС Статья Google ученый

129. Park J, Lee A, Yim Y, Han E (2011) Электрические и тепловые свойства пленок PEDOT:PSS, легированных углеродными нанотрубками. Synth Me 161: 523–527

     CAS Статья Google ученый

130. Lee W, Kang YH, Lee JY, Jang KS, Cho SY (2016) Улучшение коэффициента термоэлектрической мощности нанокомпозитных пленок CNT/PEDOT:PSS путем обработки этиленгликолем. RSC Adv 6: 53339–53344

     КАС Статья Google ученый

131. Харада С., Канао К., Ямамото Ю., Арие Т., Акита С., Такей К. (2014) Полностью напечатанные гибкие трехосевые датчики тактильной силы и температуры скольжения, похожие на отпечатки пальцев, для искусственной кожи. ACS Nano 8:12851–12857

     CAS Статья Google ученый

132. «>

     Хонда В., Харада С., Арье Т., Акита С., Такей К. (2014) Носимые, взаимодействующие с человеком беспроводные устройства для мониторинга состояния здоровья, изготовленные с помощью методов макромасштабной печати. Дополнительные функции Mater 24: 3299–3304

     КАС Статья Google ученый

133. Канао К., Харада С., Ямамото Й., Хонда В., Арье Т., Акита С., Такей К. (2015) Высокоселективные гибкие датчики тактильной деформации и температуры против изгиба подложки для искусственной кожи. RSC Adv 5:30170–30174

     Статья КАС Google ученый

134. Zirkl M, Haase A, Fian A, Schön H, Sommer C, Jakopic G, Leising G, Stadlober B, Graz I, Gaar N, Schwödiauer R, Bauer-Gogonea S, Bauer S (2007) Низковольтное оборудование органические тонкопленочные транзисторы с high-k нанокомпозитным диэлектриком под затвором для гибкой электроники и оптотермических датчиков. Adv Mater 19:2241–2245

     CAS Статья Google ученый

135. Kuroda Y, Koshiba Y, Misaki M, Ishida K, Ueda Y (2013) Пироэлектрический отклик субмикронных отдельно стоящих тонких пленок сополимера поли(винилиденфторида/трифторэтилена). Appl Phys Express 6:021601

     Артикул КАС Google ученый

136. Tien NT, Seol YG, Dao LHA, Noh HY, Lee N-E (2009) Использование высококристаллического пироэлектрического материала в качестве диэлектрика функционального затвора в органических тонкопленочных транзисторах. Ад Матер 21:910–915

     Артикул КАС Google ученый

137. Trung TQ, Tien NT, Seol YG, Lee N-E (2012) Прозрачный и гибкий органический полевой транзистор для мультимодального измерения. Org Electron 13:533–540

     CAS Статья Google ученый

138. «>

     Trung TQ, Ramasundaram S, Lee N-E (2015) Инфракрасное обнаружение с использованием прозрачной и гибкой матрицы полевых транзисторов с обрабатываемым раствором нанокомпозитным каналом из восстановленного оксида графена и P (VDF-TrFE). Adv Funct Mater 25: 1745–1754

     КАС Статья Google ученый

139. Дахия Р., Йогесваран Н., Лю Ф., Манджаккал Л., Бурдет Э., Хейворд В., Йорнтелл Х. (2019) Мягкая электронная кожа большой площади: проблемы, выходящие за рамки конструкции датчиков. Proc IEEE 107:2016–2033

     Статья Google ученый

140. Kong YC, Yu DP, Zhang B, Fang W, Feng SQ (2001) Излучающие ультрафиолетовое излучение нанопроволоки ZnO, синтезированные методом физического осаждения из паровой фазы. Appl Phys Lett 78: 407–409

     КАС Статья Google ученый

141. «>

     Holleck H, Schier V (1995) Многослойные PVD-покрытия для защиты от износа. Surf Coat Technol 76–77:328–336

     Артикул Google ученый

142. Paldey S, Deevi SC (2003) Однослойные и многослойные износостойкие покрытия (Ti, Al)N: обзор. Mater Sci Eng A Struct Mater Prop Microstruct Process 342:58–79

     Артикул Google ученый

143. Ахмед М., Читтебойна М.М., Батлер Д.П., Челик-Батлер З. (2012) Датчик температуры в гибкой подложке. IEEE Sens J 12:864–869

     CAS Статья Google ученый

144. Webb RC, Bonifas AP, Behnaz A, Zhang Y, Yu KJ, Cheng H, Shi M, Bian Z, Liu Z, Kim YS, Yeo WH, Park JS, Song J, Li Y, Huang Y, Gorbach AM, Rogers JA (2013)Ультратонкие конформные устройства для точной и непрерывной тепловой характеристики кожи человека. Нат Матер 12:938–944

     КАС Статья Google ученый

145. «>

     Чани МТС, Асири А.М., Каримов К.С., Ниаз А.К., Хан С.Б., Аламри К.А. (2013)Тонкие пленки фталоцианинхлорида алюминия для измерения температуры. Chin Phys B 22:118101

     Статья КАС Google ученый

146. Сук Дж. В., Китт А. Л., Магнусон К. В., Хао Ю., Ахмед С., Ан Дж., Свон А. К., Голдберг Б. Б., Руофф Р. С. (2011) Перенос монослойного графена, выращенного методом CVD, на произвольные подложки. АКС Нано 5:6916–6924

     КАС Статья Google ученый

147. Su M, Zheng B, Liu J (2000) Масштабируемый метод CVD для синтеза однослойных углеродных нанотрубок с высокой производительностью катализатора. Chem Phys Lett 322:321–326

     CAS Статья Google ученый

148. Wild C, Kohl R, Herres N, Mullersebert W, Koidl P (1994) Ориентированные алмазные пленки CVD: образование двойников, структура и морфология. Diam Relat Mater 3: 373–381

     КАС Статья Google ученый

149. Giese A, Schipporeit S, Buck V, Wohrl N (2018) Синтез углеродных наностен из металлоорганического предшественника из одного источника. Beilstein J Nanotechnol 9:1895–1905

     CAS Статья Google ученый

150. Zhou W, Fan Q, Zhang Q, Cai L, Li K, Gu X, Yang F, Zhang N, Wang Y, Liu H, Zhou W, Xie S (2017) Высокая производительность и компактность, гибкость термоэлектрические модули с сетчатой ​​архитектурой из углеродных нанотрубок. Нац Коммуна 8:14886

     КАС Статья Google ученый

151. Пинер Р.Д., Чжу Дж., Сюй Ф., Хонг С., Миркин К.А. (1999) Нанолитография «Dip-Pen». Наука 283:661–663

     CAS Статья Google ученый

152. «>

     Чоу С.Ю., Краусс П.Р., Ренстром П.Дж. (1996) Литография импринта с разрешением 25 нанометров. Наука 272:85–87

     CAS Статья Google ученый

153. Whitesides GM, Ostuni E, Takayama S, Jiang X, Ingber DE (2001) Мягкая литография в биологии и биохимии. Annu Rev Biomed Eng 3:335–373

     CAS Статья Google ученый

154. Ким Д.Х., Лу Н., Ма Р., Ким Ю.С., Ким Р.Х., Ван С., Ву Дж., Вон С.М., Тао Х., Ислам А., Ю К.Дж., Ким Т.И., Чоудхури Р., Ин М., Сюй Л., Ли M, Chung HJ, Keum H, McCormick M, Liu P, Zhang YW, Omenetto FG, Huang Y, Coleman T, Rogers JA (2011) Эпидермальная электроника. Наука 333:838–843

     КАС Статья Google ученый

155. Yang Z, Zhang Y, Itoh T (2013) Гибкий имплантируемый датчик микротемпературы на полимерном капилляре для биомедицинских применений. В: Международная конференция по микроэлектромеханическим системам, стр. 889–892

156. Ян З., Йи З., Ито Т. (2013) Гибкий имплантируемый микродатчик температуры на полимерном капилляре для биомедицинских применений. В: 2013 26-я международная конференция IEEE по микроэлектромеханическим системам (МЭМС)

157. Khim D, Baeg KJ, Kang M, Lee SH, Kim NK, Kim J, Lee GW, Liu C, Kim DY, Noh YY (2013) Технология мягкого травления высокоскоростного полимера на основе струйной печати Амбиполярные интегральные схемы. Интерфейсы приложений ACS 5:12579–12586

     CAS Статья Google ученый

158. Crossland E, Ludwigs S, Hillmyer MA, Steiner U (2007) Автономные массивы нанопроволок из шаблонов блок-сополимера с мягким травлением. Мягкая материя 3:94–98

     КАС Статья Google ученый

159. «>

     Krebs FC (2009a) Модули полимерных солнечных элементов, изготовленные методом рулонной печати: нанесение покрытия на кромку ножа, нанесение покрытия с помощью щелевого штампа и трафаретная печать. Sol Energy Mater Sol Cells 93:465–475

     CAS Статья Google ученый

160. Krebs FC (2009b) Изготовление и обработка полимерных солнечных элементов: обзор методов печати и нанесения покрытий. Sol Energy Mater Sol Cells 93:394–412

     КАС Статья Google ученый

161. Карлсон А., Боуэн А.М., Хуанг И., Нуццо Р.Г., Роджерс Дж.А. (2012) Методы трансферной печати для сборки материалов и изготовления микро/наноустройств. Adv Mater 24: 5284–5318

     CAS Статья Google ученый

162. Nuzzo RG, Rogers JA, Menard E, Lee KJ, Khang D, Sun Y, Meitl M, Zhu Z (2006) Печать с переносом рисунка путем кинетического контроля адгезии к эластомерному штампу. Нат Матер 5:33–38

     Артикул КАС Google ученый

163. Kim T, Cho KS, Lee EK, Lee S, Chae J, Kim JW, Kim DH, Kwon J, Amaratunga GAJ, Lee SY (2011) Полноцветные дисплеи с квантовыми точками, изготовленные методом трансферной печати. Nat Photonics 5:176–182

     CAS Статья Google ученый

164. Meitl M, Zhou Y, Gaur A, Jeon S, Usrey ML, Strano MS, Rogers JA (2004) Литье раствором и трансферная печать одностенных пленок из углеродных нанотрубок. Нано Летт 4: 1643–1647

     КАС Статья Google ученый

165. Calvert P (2001) Струйная печать материалов и устройств. Chem Mater 13:3299–3305

     CAS Статья Google ученый

166. Li J, Rossignol F, Macdonald J (2015) Струйная печать для изготовления биосенсоров: сочетание химии и технологии для передового производства. Лабораторный чип 15:2538–2558

     CAS Статья Google ученый

167. Sirringhaus H, Kawase T, Friend RH, Shimoda T, Inbasekaran M, Wu WW, Woo EP (2000) Струйная печать схем на полностью полимерных транзисторах с высоким разрешением. Наука 290:2123–2126

     CAS Статья Google ученый

168. Циркл М., Саватди А., Хельбиг У., Краузе М., Шайпл Г., Кракер Э., Эрсман П.А., Нильссон Д., Платт Д., Бодо П., Бауэр С., Доманн Г., Стадлобер Б. (2011) Полностью напечатанный сегнетоэлектрик Сенсорная сеть с активной матрицей на основе всего пяти функциональных материалов, образующих бесконтактный интерфейс управления. Adv Mater 23:2069–2074

     КАС Статья Google ученый

169. Shin J, Jeong B, Kim J, Nam VB, Yoon Y, Jung J, Hong S, Lee H, Eom H, Yeo J, Choi J, Lee D, Ko SH (2020) Чувствительный носимый датчик температуры с бесшовная монолитная интеграция. Adv Mater 32:e17

     Артикул КАС Google ученый

170. Гонг С., Чжан Л., Хуан Ю., Ван С., Пан Г., Ли Л. (2020) Гибкий датчик температуры с графеновыми нанолентами для прямой записи одноразовых медицинских устройств. RSC Adv 10: 22222–22229

     КАС Статья Google ученый

171. Kim DI, Trung TQ, Hwang BU, Kim JS, Jeon S, Bae J, Park JJ, Lee NE (2015) Матрица датчиков, использующая многофункциональные полевые транзисторы со сверхвысокой чувствительностью и точностью для биомониторинга . Научный представитель 5:12705

     CAS Статья Google ученый

172. Wu X, Ma Y, Zhang G, Chu Y, Du J, Zhang Y, Li Z, Duan Y, Fan Z, Huang J (2015) Термически стабильные, биосовместимые и гибкие органические полевые транзисторы и их применение в массивах датчиков температуры для искусственной кожи. Adv Funct Mater 25: 2138–2146

     КАС Статья Google ученый

173. Тао Р., Хасан С.А., Ван Х.З., Чжоу Дж., Луо Дж.Т., Макхейл Г., Гибсон Д., Каньеллес-Перикас П., Кук М.Д., Вуд Д., Лю И., Ву К., Нг В.П., Франке Т., Фу Ю.К. (2018) Биморфные конструкции материала/структуры для высокочувствительных гибких датчиков температуры на поверхностных акустических волнах. Научный представитель 8:9052

     CAS Статья Google ученый

174. Ричмонд В.Л., Дэйви С., Григгс К., Хавенит Г. (2015) Прогнозирование внутренней температуры тела по нескольким переменным. Энн Займите Hyg 59:1168–1178

     Артикул Google ученый

175. Yu Y, Peng S, Blanloeuil P, Wu S, Wang CH (2020) Носимые датчики температуры с повышенной чувствительностью за счет разработки морфологии микротрещин в датчиках PEDOT: PSS-PDMS. ACS Appl Mater Interfaces 12:36578–36588

     CAS Статья Google ученый

176. Lee J-W, Choi Y, Jang J, Yeom S-H, Lee W, Ju BK (2020) Высокочувствительный гибкий датчик температуры бумаги и прикрепляемая к телу накладка для термометров. Приводы Sens A Phys 313:112205

     КАС Статья Google ученый

177. Giacomo RD, Bonanomi L, Costanza V, Maresca B, Daraio C (2015) Искусственные мембраны, имитирующие тепловое зондирование гадюк

178. Gao W, Ota H, Kiriya D, Takei K, Javey A (2019) Гибкая электроника для носимых датчиков. Acc Chem Res 52:523–533

     CAS Статья Google ученый

179. Yin B, Wen Y, Hong T, Xie Z, Yuan G, Ji Q, Jia H (2017) Высокоэластичные, сверхчувствительные и пригодные для носки датчики деформации на основе легко изготовленных тканых тканей из восстановленного оксида графена в пламени этанола. Интерфейсы приложений ACS 9:32054–32064

     CAS Статья Google ученый

180. Xu K, Lu Y, Takei K (2019) Многофункциональные гибкие сенсорные системы, вдохновленные кожей, для носимой электроники. Adv Mater Technol 4:1800628

     Артикул КАС Google ученый

181. Секитани Т., Сомея Т. (2010) Растягиваемая органическая электроника большой площади. Adv Mater 22: 2228–2246

     CAS Статья Google ученый

182. Xu X, Karis AJ, Buller MJ, Santee WR (2013) Взаимосвязь между внутренней температурой, температурой кожи и тепловым потоком во время упражнений в жару. Eur J Appl Physiol 113:2381–2389

     Статья Google ученый

183. Yamamoto Y, Yamamoto D, Takada M, Naito H, Arie T, Akita S, Takei K (2017) Эффективный датчик температуры кожи и стабильный бесгелевый липкий датчик ЭКГ для переносного гибкого медицинского пластыря. Adv Healthc Mater 6:1700495

     Артикул КАС Google ученый

184. Lugoda P, Costa JC, Oliveira C, Garcia-Garcia LA, Wickramasinghe SD, Pouryazdan A, Roggen D, Dias T, Munzenrieder N (2019) интеграция гибкого датчика температуры в электронный текстиль с использованием различных промышленных процессов производства пряжи. Датчики (Базель) 20:73

     Артикул Google ученый

185. Мартин-Вакеро Х., Эрнандес Энсинас А., Кейруга-Диос А., Хосе Буллон Х., Мартинес-Нова А., Торребланка Гонсалес Х., Буллон-Карбахо К. (2019) Обзор носимых устройств для контроля температуры стопы у пациентов с диабетом. Датчики (Базель) 19:776

     Артикул Google ученый

186. Сомея Т., Като Ю., Секитани Т., Иба С., Сакураи Т. (2005) Конформные, гибкие сети датчиков давления и температуры большой площади с активными матрицами на органических транзисторах. Proc Natl Acad Sci USA 102:12321–12325

     CAS Статья Google ученый

187. Cui C, Fan C, Wu Y, Xiao M, Wu T, Zhang D, Chen X, Liu B, Xu Z, Qu B, Liu W (2019) Гиперразветвленные полимерные универсальные клеи, инициируемые водой: от сильного подводного адгезия к быстрому герметизирующему гемостазу. Adv Mater 31:e1

     1

     Артикул КАС Google ученый

188. Lou D, Pang Q, Pei X, Dong S, Li S, Tan WQ, Ma L (2020) Гибкая система заживления ран для регенерации, мониторинга температуры и раннего предупреждения инфекции. Биосенс ​​Биоэлектрон 162:112275

     КАС Статья Google ученый

189. Pang Q, Lou D, Li S, Wang G, Qiao B, Dong S, Ma L, Gao C, Wu Z (2020) Интеллектуальная гибкая повязка на рану со встроенной электроникой для мониторинга в реальном времени и лечения по требованию инфицированных ран. Adv Sci (Weinh) 7:13

     CAS Статья Google ученый

190. Ким Д.Х., Лу Н., Гаффари Р., Ким Ю.С., Ли С.П., Сюй Л., Ву Дж., Ким Р.Х., Сонг Дж., Лю З., Вивенти Дж., де Графф Б., Элолампи Б., Мансур М., Слепиан М.Дж., Hwang S, Moss JD, Won SM, Huang Y, Litt B, Rogers JA (2011)Материалы для многофункциональных баллонных катетеров с возможностями электрофизиологического картирования сердца и абляционной терапии. Нат Матер 10: 316–323

     КАС Статья Google ученый

191. Li J, Xu H, Zhang Z, Hao Y, Wang H, Huang X (2019) Самопроизвольное спекание печатной биорезорбируемой электроники с помощью ангидрида при комнатной температуре. Adv Funct Mater 30:14

     Артикул КАС Google ученый

192. Канг С.К., Мерфи Р.К., Хванг С.В., Ли С.М., Харбург Д. В., Крюгер Н.А., Шин Дж., Гэмбл П., Ченг Х., Ю С., Лю З., МакКолл Дж.Г., Стивен М., Ин Х., Ким Дж., Парк G, Webb RC, Lee CH, Chung S, Wie DS, Gujar AD, Vemulapalli B, Kim AH, Lee KM, Cheng J, Huang Y, Lee SH, Braun PV, Ray WZ, Rogers JA (2016) Биорезорбируемые кремниевые электронные датчики для мозга. Природа 530:71–76

     КАС Статья Google ученый

193. Сон Д., Ли Дж., Ли Д.Дж., Гаффари Р., Юн С., Ким С.Дж., Ли Д.Э., Чо Х.Р., Юн С., Ян С., Ли С., Цяо С., Линг Д., Шин С., Сонг Дж.К., Ким J, Kim T, Lee H, Kim J, Soh M, Lee N, Hwang CS, Nam S, Lu N, Hyeon T, Choi SH, Kim DH (2015) Биорезорбируемый электронный стент, интегрированный с терапевтическими наночастицами для лечения эндоваскулярных заболеваний. ACS Nano 9:5937–5946

     CAS Статья Google ученый

194. Chu B, Burnett W, Chung JW, Bao Z (2017) Принесите bodyNET. Природа 549:328–330

     CAS Статья Google ученый

195. «>

     An BW, Heo S, Ji S, Bien F, Park JU (2018) Прозрачный и гибкий массив датчиков отпечатков пальцев с мультиплексным определением тактильного давления и температуры кожи. Нац Коммуна 9:2458

     Артикул КАС Google ученый

196. Kim S, Oh S, Jung Y, Moon H, Lim H (2018) Настраиваемые, гибкие датчики давления и температуры с цветом человеческой кожи. СКД Омега 3:1110–1116

     CAS Статья Google ученый

197. He Y, Li W, Han N, Wang J, Zhang X (2019) Гибкие обратимые термохромные мембраны Facile на основе микро/наноинкапсулированных материалов с фазовым переходом для носимых датчиков температуры. Эпл Энерджи 247:615–629

     КАС Статья Google ученый

198. He M, Zhao Y, Wang B, Xi Q, Zhou J, Liang Z (2015) Изготовление 3D-печати из аморфных термоэлектрических материалов со сверхнизкой теплопроводностью. Маленький 11:5889–5894

     CAS Статья Google ученый

199. Ю Х, Се З, Ю И, Ли Дж, Васкес-Гуардадо А, Луан Х, Рубан Дж, Нин Х, Ахтар А, Ли Д, Цзи Б, Лю И, Сун Р, Цао Дж, Хуо Кью , Чжун И, Ли С, Ким С, Гутруф П, Чжан С, Сюэ Ю, Го Ц, Чемпакассерил А, Тянь П, Лу В, Чон Дж, Ю И, Корнман Дж, Тан С, Ким Б, Ли К, Фэн X, Хуан И, Роджерс Дж. А. (2019) Встроенные в кожу беспроводные тактильные интерфейсы для виртуальной и дополненной реальности. Природа 575:473–479

     CAS Статья Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Авторы хотят поблагодарить д-ра Jinyong Zhang за его конструктивные предложения во время редактирования рукописи.

Финансирование

Это исследование было частично поддержано Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2019YFC1711701), Национальный фонд естественных наук Китая (U1

Информация об авторе

Примечания автора

1. Йи Су, Чуншэн Ма и Цзин Чен в равной степени внесли свой вклад в эту работу и являются первыми авторами. Тайюань, 030051, Шаньси, Китай

   Yi Su & Chunsheng Ma

2. Институт биомедицины и здравоохранения, Шэньчжэньский институт передовых технологий, Китайская академия наук, Шэньчжэнь, 518055, Гуандун, Китай

   Цзин Чен, Зебанг Луо, Линь Ли, Юнсонг Тан, Олатунжи Мумини Омисоре, Чжэнфан Чжу, Лэй Ван и Хуэй Ли

3. Сестринское отделение, Шэньчжэньская народная больница (Второй клинический медицинский колледж, Цзинаньский университет; Первая дочерняя больница, Южный научно-технический университет), Шэньчжэнь, 518020, Гуандун , Китай

   Huiping Wu & Weixiang Luo

4. Отделение интенсивной терапии новорожденных, Народная больница Шэньчжэня (Второй клинический медицинский колледж Цзинаньского университета; Первая дочерняя больница Южного научно-технологического университета), Шэньчжэнь, 518020, Гуандун, Китай

   Yueming Peng

Авторы

1. Yi Su

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

2. Chunsheng Ma

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Jing Chen

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Huiping Wu

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Weixiang Luo

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Yueming Peng

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Zebang Luo

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Lin Li

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

9. Yongsong Tan

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

10. Olatunji Mumini Omisore

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

11. Zhengfang Zhu

    Посмотреть публикации автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

12. Lei Wang

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

13. Hui Li

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Contributions

H. L., Y.S. и C.S.M. задумал идею. Y.S., C.S.M. и J.C. разработали структуру этого всеобъемлющего обзора. H.P.W., W.X.L., Y.M.P. и YST написали вступительную часть. YS, JC, HPW, ZBL и LL написали часть «Материалы». WT, O.M.O. и Z.F.Z написали часть по изготовлению. HPW, WXL, YMP, LW, ZBL и LL написали прикладную часть. HL YS и JC отредактировали рукопись. Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Автор, ответственный за переписку

Переписка с Хуй Ли.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Примечание издателя

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Права и разрешения

Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате, при условии, что вы укажете соответствующую ссылку на оригинальный автор(ы) и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons на статью, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Перепечатки и разрешения

Об этой статье

Frontiers | Гибкие датчики температуры

Введение

Насколько нам известно, датчик является ключевым элементом различного индукционного оборудования и критической проблемой с большим потенциалом. За последнее десятилетие достигнут большой прогресс сенсоров во многих областях. Датчики с индукционными функциями играют все более важную роль в различных областях, таких как медицинский мониторинг, промышленное производство, носимое оборудование, Интернет вещей (IoT) и т. д. (Cheng et al., 2020; Kai et al., 2020; Kun et al. ., 2020; Шао и др., 2020). Одним из важных типов датчиков в индукционном оборудовании является гибкий датчик температуры. Гибкий датчик — это своего рода датчик, изготовленный из гибкого материала, который обладает высокой гибкостью, высокой пластичностью, даже свободным изгибом или складыванием (Abdelmoughni et al., 2020). Его можно расположить произвольно, и он может легко обнаруживать сложные устройства. Новые типы гибкого температурного оборудования, текстиль, аэрокосмическая промышленность, экологическая медицина, электроника, электрика, спортивные датчики широко применяются в электронной коже и мониторах и т. д. (Zamri et al., 2015; Jea Sang et al., 2020; Jian et al. ., 2020; Su et al., 2020; Ye et al., 2020).

Сложное взаимодействие различных областей гибких датчиков температуры требуется для гибкости самой базовой функции. Кроме того, роботы с гибкими датчиками температуры обладают повышенным контролем над своими действиями. В этом обзоре мы обобщили структуру, материал, изготовление и характеристики гибких датчиков температуры. Мы также разработали наиболее широко распространенную теорию гибких датчиков температуры и доказательства, подтверждающие эту теорию. Наконец, мы рассмотрели применение гибких датчиков температуры в различных областях, особенно в энергосистемах, промышленном производстве и медицинских устройствах.

Традиционные гибкие датчики температуры

Структура, материал, изготовление и рабочие характеристики являются важными факторами гибких датчиков температуры. Разработка гибких датчиков температуры с цифровизацией и интеллектом по-прежнему остается сложной задачей. Предыдущие исследования показали, что структура, материал и процесс изготовления сильно влияют на характеристики датчиков (J Mittemeijer, 2011; Nosbi et al., 2010; Chen et al., 2017a). Отмечается, что эта тенденция согласуется с конструкцией гибких датчиков температуры. Различные гибкие датчики температуры разрабатываются по принципам, таким как гибкий датчик температуры сопротивления (FRTC), гибкая термопара, гибкий термистор, гибкий термохромный (Ying et al. , 2011; Zhang et al., 2017). В этом разделе представлены несколько типичных гибких датчиков температуры.

Датчик температуры с гибким сопротивлением

FRTC является наиболее распространенным гибким датчиком температуры. В частности, FRTC преобразует приложенную температуру в электрический сигнал, что широко исследовано. Возможен мониторинг состояния здоровья тела человека с по , обнаружение незначительных изменений температуры, связанных с деятельностью человека, например, температуры тела. Для практического применения FRTC требуются высокая чувствительность, высокая гибкость и превосходная надежность (Chen et al., 2017a; Zhang et al., 2017). Для достижения высокой производительности FRTC были предприняты значительные усилия по оптимизации материалов и конфигураций устройства. Во-первых, различные активные материалы, такие как графен, углеродная сажа (CB), углеродное волокно, углеродные нанотрубки (CNT) и многослойные CNT (MWCNT) (Liu et al., 2012; Guo et al., 2014; Tian et al. , 2015 г., Ван и др., 2017 г., Ву и др., 2019 г.) были введены в FRTC в качестве проводящих наполнителей из-за их высокой проводимости, низкой стоимости и высокой стабильности (Kun et al., 2020; Abdelmoughni et al., 2020; Jea Sang et al., 2020; Su et al., 2020; Jian et al., 2020; Ye et al., 2020; Zamri et al., 2015; J Mittemeijer, 2011; Nosbi et al., 2010; Chen et al., 2017a; Zhang et al., 2017a; Ying. и др., 2011; Ван и др., 2017). Во-вторых, для получения очень гибких и растяжимых устройств полимеры, включая полидиметилсилоксан (PDMS) (Shih et al., 2010; Sibinski et al., 2010; Zhao et al., 2018a), силиконовый каучук, поливинилиденфторид (PVDF) , полиметилметакрилат (ПММА) и поли(3,4-этилендиокситиофен-поли(стиролсульфонат) (PEDOT: PSS) (Nakata and Arie, 2017; Huang et al., 2018; Shen et al., 2018; Chen et al., 2018 г.; Банг и др., 2019 г.) были широко исследованы в FRTC (Shih et al., 2010; Sibinski et al., 2010; Liu et al., 2012; Guo et al., 2014; Tian et al., 2015; Nakata and Arie, 2017; Wang). et al., 2017; Zhao et al., 2018a; Huang et al., 2018; Shen et al., 2018; Chen et al., 2018; Bang et al., 2019; Wu et al., 2019). Показано, что получение полимерных материалов и чувствительного слоя из проводящих материалов является весьма перспективным направлением для изготовления высокоэффективных FRTC. Нано/микропористые структуры применяются для получения датчиков с повышенной чувствительностью и улучшенной скоростью отклика (Nakata and Arie, 2017; Shen et al., 2018).

Температурный коэффициент сопротивления (TCR) большинства металлов составляет от 0,01 до 0,1°C ⁻¹ , и аналогично других проводящих материалов, например, УНТ, включенных в PEDOT: PSS (Nakata and Arie, 2017; Shen et al., 2018), также показали сопоставимую чувствительность. Применение эффекта перколяции является возможной стратегией для повышения чувствительности датчика температуры (Shen et al., 2018), значительного снижения сопротивления FRTC на несколько порядков за счет заполнения изолирующей полимерной матрицы проводящим материалом, например, PDMS и силиконовым каучуком. (Сибински и др., 2010). Хотя FRTC перколяционного типа обычно предлагает сверхвысокое значение ΔR/R, как описано в таблице 1, это изменение сопротивления обычно происходит в узком диапазоне температур, что ограничивает их применение для измерения температуры в широком диапазоне. В отличие от узкой рабочей температуры, FRTC фокусируется на более широком диапазоне чувствительности от 20 до 100°C. Пьезоэлектрическая полимерная матрица (например, PVDF) и проводящая полимерная матрица (например, PEDOT: PSS) также могут применяться для измерения температуры.

ТАБЛИЦА 1 . Сравнение гибких термометров сопротивления.

Изолирующая полимерная матрица

При проведении исследований гибких датчиков температуры было обнаружено, что проводящие композиты часто применяются в качестве чувствительных материалов FRTC. В последние несколько лет некоторые проводящие композиты, содержащие дисперсные проводящие углеродные наноматериалы в изолирующей полимерной матрице, исследуются для терморезистивных детекторов. Проводящие углеродные наноматериалы включают углеродное волокно, графен, пористый углерод, наночастицы серебра (NP) и УНТ и т. д., а полимерные матрицы включают силиконовый каучук и PDMS. Датчики температуры сопротивления изготавливаются путем склеивания встречно-штыревых электродов и проводящих композитов проводящим серебряным клеем (Liang et al., 2015). Удельное электрическое сопротивление этих композитов сильно зависит от объемной доли проводящего наполнителя, что хорошо объясняется теорией перколяции. С повышением температуры цепи токопроводящей сетки токопроводящих композитов разрушаются. Кроме того, объемное расширение полимерной матрицы косвенно приводит к уменьшению объемной доли проводящих углеродных наноматериалов, что приводит к увеличению удельного объемного электрического сопротивления проводящих композитов. Он показывает характеристику положительного коэффициента термостойкости (PTC). Предлагается новый токопроводящий композит, который позволяет производить трафаретную печать. В основе нового токопроводящего композита лежит токопроводящий материал-полимерная паста, состоящая из ПММА в качестве связующего. ПММА растворяли в органических растворителях при повышенной температуре до достижения однородной консистенции. Затем добавляли МУНТ и перемешивали с помощью трехвалковой мельницы. Получаются агломераты размером менее 10 мкм через прокатку . Для характеристики этих датчиков температуры используются высокие температурные коэффициенты, достигающие 0,0013°C ⁻¹ при 30–42°C. Он показывает характеристику отрицательного коэффициента термостойкости (NTC) (Wu et al., 2019).

Хуан и его сотрудники Huang et al. (2012) предложили массив FRTC путем приклеивания чувствительных материалов из проводящих композитов, образованных силиконовым каучуком и углеродным волокном, к встречно-штыревым электродам с помощью проводящего серебряного клея. На рис. 1 показана схема этого гибкого датчика температуры с многослойной структурой, состоящей из электрода и чувствительного к подложке материала. Результаты исследования показали, что зависимость сопротивления гибкого датчика температуры от расстояния между датчиком и источником температуры является линейной, а повторяемость результатов эксперимента хорошая. Кроме того, сопротивление гибкого датчика температуры изменяется линейно в зависимости от температуры окружающей среды от 25 до 70°C. Исследователи также обсудили влияние проводящих композитов с различным содержанием углеродного волокна на гибкий датчик температуры.

РИСУНОК 1 . Гибкая матрица датчиков температуры (Huang et al., 2012).

Группа Цао (Shih et al., 2010) представила новый метод изготовления матрицы FRTC с пассивной матрицей. Они диспергировали композит графит-ПДМС на встречно-штыревых медных электродах, нанесенных на гибкие полиимидные пленки. Гибкая матрица датчиков температуры с многослойной структурой электрод-подложка-чувствительный материал, показанная на рисунке 2, имеет 64 чувствительных ячейки на площади 16 см ² . Их исследование показало, что графитовый порошок обеспечивает композиту высокую температурную чувствительность. В композитах с различной объемной долей графита они обнаружили, что композит с 15% графитового порошка подходит для устройств включения / выключения, в то время как композит с 20% графитового порошка обеспечивает достаточный динамический диапазон для непрерывного измерения изменения температуры.

РИСУНОК 2 . Гибкая матрица датчиков температуры (Shih et al., 2010).

Матрица PVDF

Недавно некоторые проводящие композиты, содержащие диспергированные проводящие углеродные наноматериалы в пьезоэлектрической полимерной матрице, были изучены для терморезистивных детекторов. Проводящими углеродными наноматериалами являются углеродное волокно, графен, оксид графена, пористый углерод, НЧ и УНТ серебра и др., а полимерными матрицами — ПВДФ (Huang et al., 2018; Bang et al., 2019). Датчики температуры сопротивления изготавливаются путем нанесения проводящих композитов на встречно-штыревые электроды с использованием прядения и печати. Другой подход основан на нанопроводящем материале-полимерной пасте, состоящей из модифицированного полиэтиленом полистирола и каучука в качестве связующего материала. Эти компоненты растворяли в органических растворителях при повышенной температуре до получения однородной консистенции. Затем в качестве наполнителя добавляли нанопроводящий материал и перемешивали в трехвалковой мельнице. Прокатку проводят до получения размеров агломератов менее 10 мкм. Произведено и испытано несколько серий гибких датчиков температуры. Они имеют характеристику NTC. Функциональность полимерных композитов улучшается за счет УНТ за счет повышения их прочности, тепло- и электропроводности. Композиты с УНТ могут произвести революцию в разработке конструкционных материалов и производстве строительных элементов. Потенциальные области применения электронных схем, изготовленных методами печати, — это умная одежда и гибкая электроника, включая функциональные элементы (например, печатные транзисторы) или биохимические датчики. В ранее проведенных экспериментах, связанных со слоями УНТ, указана высокая зависимость сопротивления от температуры, что позволило провести эксперименты в области тексттронного термосенсорного поля.

Группа Huang (Huang et al., 2018) представила FRTC, состоящий из чувствительного слоя из заполненного графитом полиэтиленоксида (PEO) и PVDF, подложки из силиконового каучука и покрывающего слоя из PDMS, демонстрирующий высокую точность 0,1°C и почти идеальную воспроизводимость. 2000 раз в диапазоне температур зондирования 25–42°C. FRTC был изготовлен по следующей процедуре: сначала изготовили чувствительный слой путем растворения ПЭО в деионизированной (ДИ) воде с использованием магнитной мешалки в течение 1 часа, затем добавили графитовый порошок в водный раствор ПЭО/ДИ с последующей обработкой ультразвуком в течение 1 часа и магнитное перемешивание в течение 1 ч. После этого ПВДФ и N,N -Диметилформамид (ДМФ) вводили и перемешивали в течение 3 ч при тепловой обработке. Раствор ПЭО/ПВДФ/графит наносили каплями на гибкую подложку из полиимида (ПИ) и равномерно покрывали методом центрифугирования. После высыхания раствора сенсорный слой на силиконовой резине удаляли, а силиконовую резину покрывали ПДМС. В качестве электродов к концам FRTC с помощью серебряной пасты приклеивались медные проволоки.

PEDOT: PSS Matrix

В последнее время для FRTC исследуются некоторые проводящие композиты, содержащие дисперсные проводящие углеродные наноматериалы в проводящей полимерной матрице. Проводящими углеродными наноматериалами являются углеродное волокно, графен, оксид графена, пористый углерод, НЧ серебра и УНТ и т. д., а типичной полимерной матрицей является PEDOT: PSS (Kanao et al., 2015; Shen et al., 2018). Группа Канао (Kanao et al., 2015) продемонстрировала FRTC на основе чернил CNT и раствора PEDOT: PSS. Для FRTC смешанные чернила, состоящие из чернил CNT и раствора PEDOT: PSS, были напечатаны на полиэфирной (ПЭТ) подложке через смешанные чернила поверх полиэфирной теневой маски после натягивания и сушки при 70°C в течение 60 минут на воздухе. Максимальная чувствительность FRTC ∼0,78%°C ^-1 при весовом процентном соотношении (3:1) смеси. Он показал характеристику NTC.

Термистор

Изменения сопротивления можно измерять с помощью гибких термисторов с высокой воспроизводимостью и точностью, которые можно легко интегрировать на одной платформе. Гибкие термисторы относятся к гибким датчикам температуры на основе металлической пленки, полупроводниковой пленки и пленки сплава. Гибкие термисторы на гибких подложках изготавливаются с использованием технологий микроэлектромеханических систем (МЭМС), гибких технологий, технологий печати и технологий нанесения покрытий. Предполагается, что металлические блоки припоя действуют как электроды датчиков для соединения проводящих и передающих сигналов.

Гибкие термисторы с термостойкими пленками изготавливаются на гибкой подложке из PI, PET или PDMS, в которой термостойкие пленки включают платиновую пленку, медную пленку, золотую пленку, серебряную пленку, пленку из восстановленного оксида графена (rGO), графеновую пленку, пленка из оксида графена, пленка из нанопроволоки серебра (Ag NW), пленка из диоксида ванадия (VO ₂ ), пленка из УНТ, пленка из пентацена/нанокристаллов серебра, пленка из нанокристаллов серебра и т. д. (Xiao et al., 2005b; Jeong et al., 2010; Yokota et al., 2015a; Kanao et al., 2015; Guo et al., 2015; Kim et al., 2016; Zhao et al., 2018b; Trung et al., 2018; Chu et al., 2018. ; Чжу и др., 2018 г.; Банг и др., 2019 г.; Цуй и др., 2019; Ли и др., 2019). Подложки из PI, PET, PDMS и полиэтиленнафталата (PEN) обеспечивают превосходную теплоизоляцию. Сопротивление термостойкой пленки изменяется с повышением температуры. Как описано в Таблице 2, проводится сравнение различных гибких термисторов.

ТАБЛИЦА 2 . Сравнение различных гибких термисторов.

(He et al., 2018) представили гибкий медный термистор и гибкий датчик температуры с платиновой пленкой на основе змеевидной структуры (рис. 3). Экспериментальные результаты показали, что чувствительность гибкого датчика температуры с медной пленкой составляет около 0,0027°C9.0152 -1 , тогда как чувствительность с серпентином составляет около 0,00136°C ^-1 . Исследование показало, что чувствительность гибкого датчика температуры с платиновой пленкой составляет около 0,00273°C ^-1 , а чувствительность сенсора с серпентином составляет около 0,00235°C ^-1 . Группа Ting (Ting, 2015) исследовала два гибких термистора из Ag-пленки на основе различных структур, как показано на рисунке 3. Полученные результаты показали, что чувствительность составляет около 0,002°C9.0152 −1 , а наибольший гистерезис меньше 1%. Кроме того, время отклика составляет несколько 10 секунд (Ting, 2015).

РИСУНОК 3 . Структурная схема термистора. (A) Спиральная структура и (B) змеевидная структура.

Термопара

Гибкие термопары относятся к гибким датчикам температуры на основе пленки сплава. Гибкие термопары на гибких подложках изготавливаются на основе технологии МЭМС, технологии печати или технологии покрытия. Предполагается, что металлические блоки припоя действуют как электроды датчиков для подключения проводящих и передающих сигналов. Гибкие термопары с пленками сплава термопар изготавливаются на гибкой подложке из PI или PDMS, где пленки сплава термопары представляют собой пленку сплава никель-алюминий-кремний-марганец, пленку сплава никель-алюминий, p-Sb ₂ Te ₃ пленка, n-Bi ₃ Te ₃ пленка, пленка Bi-Te и пленка Sb-Te и т. д. (Pan et al., 2018; Huynh and Haick, 2018; Su and Shen, 2019). Электроды термопарных датчиков температуры обычно изготавливают из металлических пленок. Когда пленки сплава двух разных компонентов объединяются в цепь и температура двух точек соединения различна, в цепи будет генерироваться термоэлектрический потенциал (Trung et al., 2018). Измеряя зависящее от температуры напряжение на стыке двух разных пленок сплава, гибкая термопара может определять температуру (Bell, 2008; Martin et al., 2010; Su and Shen, 2019).).

X. Pan и коллеги (Pan et al., 2018) представили гибкую термопару для контроля температуры ионной батареи на месте. В этой гибкой термопаре PI служит в качестве гибкой подложки, пленка из сплава никель-алюминий-кремний-марганец и пленка из сплава никель-алюминий служат в качестве чувствительных материалов, а медная пленка используется в качестве электрода. Результаты экспериментов показали, что при различных циклах заряда-разряда аккумуляторов результаты измерения этого пленочного термопарного датчика температуры согласуются с результатами прибора ARC.

Группа Huynh (Huynh et al., 2018) сообщила о гибкой термопаре, состоящей из p-Sb ₂ Te ₃ и n-Bi ₃ Te ₃ для мониторинга состояния здоровья. Как наиболее широко используемые термоэлектрические материалы p-Sb ₂ Te ₃ и n-Bi ₃ Te ₃ обладают высокой термоэлектрической эффективностью при комнатной температуре. На основе экспериментального прототипа гибкие термопары p-Sb ₂ Te ₃ и n-Bi ₂ Te ₃ напылены на полиимидную подложку.

Термохромные

Термохромные материалы имеют широкий потенциал применения в датчиках температуры и привлекают все большее внимание. Термохромные материалы являются важными функциональными и умными материалами. При нагревании или охлаждении термохромные материалы будут обладать функцией термопамяти, тогда в их цвете появятся выраженные изменения. Сравнивая цвет термохромных материалов со стандартным цветом, легко и быстро узнать температуру поверхности измеряемых объектов (Li et al. , 2019).; Чжан и др., 2017 г.; Генг и др., 2018 г.; Он и др., 2019).

Группа Хе (He et al., 2019) провела экспериментальные исследования по разработке перевязочного и носимого гибкого датчика температуры путем диспергирования термохромных материалов в поливиниловом спирте и водорастворимых полиуретановых композитах. Подготовленные термохромные материалы представляют собой TC-M/NPCM путем химической интеграции тримезоилхлорида (TMC) и материалов с наноинкапсулированным фазовым переходом (NPCM), демонстрирующих превосходные показатели температуры. Температуру на разных участках поверхности тела получают путем прикрепления гибкого датчика температуры к разным участкам поверхности тела и сравнения его цвета с эталонным цветом (He et al., 2019).).

Полимер

Гибкие датчики температуры были исследованы с несколькими чувствительными материалами, такими как полимер, графен и УНТ и т. д. Полимеры используются для изготовления механически гибких датчиков температуры, в которых полимерами являются акрилатные сополимеры, поливиниловый спирт и т. д. (Das и Prusty, 2012; Honda et al., 2014; Borghetti et al., 2016; Yokota et al., 2015b). В частности, полимеры легко синтезировать электрохимической полимеризацией, например потенциодинамическим методом. Экономическая эффективность и однородность морфологии являются отличительными преимуществами электрохимической полимеризации. Характеристики полимеров можно регулировать с помощью химической обработки и легирования. Полимеры с положительным температурным коэффициентом используются для изготовления механически гибких датчиков температуры, удельное сопротивление которых изменяется на порядки величины всего за несколько градусов. Необходимость в схеме попиксельного усиления может быть устранена за счет чрезвычайно больших изменений удельного сопротивления, поскольку выходной сигнал датчика можно напрямую мультиплексировать и подавать на внешний записывающий прибор, что в конечном итоге снижает стоимость производства и сложность устройства.

Группа Ким (Kim et al., 2019) продемонстрировала новый тип гибкого датчика температуры, состоящий из функционального слоя поливинилового спирта (ПВС), герметизирующего слоя из оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ), гибкой подложки PEN и ленты. моделирующие электроды. Изготовлен гибкий датчик температуры на основе токопроводящих и однородных встречно-штыревых ленточных рисуночных электродов, нанесенных на гибкую ПЭН-подложку по технологии печати с обратным офсетом. Функциональный слой PVA используется в качестве чувствительного к температуре материала, нанесенного электрогидронамическим распылением. Аль ₂ O ₃ пленка используется в качестве герметизирующего слоя, нанесенного методом пространственного атмосферно-атомного осаждения (SAALD). Термообработку гибких датчиков температуры проводили при 20–90°С в инертной среде с помощью осушителя внутри герметичной камеры. Из-за ПВС с отрицательным температурным коэффициентом его сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они также обсудили различные характеристики гибкого датчика температуры, герметизированного и негерметизированного из алюминия 9.0297 2 O ₃ пленка.

Новый тип гибкого датчика температуры

Гибкие датчики температуры с многофункциональными функциями и высокой степенью интеграции привлекают все больше и больше внимания. В соответствии с различными функциями гибкие датчики температуры можно разделить на гибкий датчик температуры с активной матрицей, гибкий датчик температуры с автономным питанием, гибкий датчик температуры с самовосстановлением и гибкий датчик температуры с самоочисткой. По сравнению с обычными гибкими датчиками температуры, функциональные гибкие датчики температуры представляют новые материалы, новые конструкции и новые технологии, которые позволяют функциональным гибким датчикам температуры не только определять температуру, но также выполнять другие функции, такие как автономное питание, самовосстановление. , самоочищение и др. (Mallory et al., 2013a; Mallory et al., 2013b).

Гибкие датчики температуры играют важную роль в ранней диагностике посредством непрерывного мониторинга сложных состояний здоровья и болезней. Таким образом, растяжимые сенсорные системы с активной матрицей, автономным питанием, самовосстанавливающимися и самоочищающимися датчиками произвели революцию в сенсорах. Связь этих технологий и передовых материалов особо указана (Rogers et al., 2010; Yamamoto et al., 2017). Четко обобщены и выделены некоторые слабые и сильные стороны разработки гибкого датчика температуры. Также обсуждаются некоторые аспекты дальнейшего усовершенствования гибкого датчика температуры.

Высокоточные гибкие датчики температуры

Целью точного измерения температуры является уменьшение ошибки обнаружения, которая может более точно определить текущее температурное состояние объекта, и эти ошибки могут быть обнаружены и устранены вовремя, например, в здравоохранение. Поэтому высокоточные гибкие датчики температуры привлекают большое внимание в исследованиях хронобиологии, медицинских приложений, прогнозирования заболеваний, мониторинга послеоперационного восстановления и т. д. (Ким, 19 лет).79; Бусто и др., 1987; Михенфельдер, 1991; Шваб, 1997; Мак, 2002 г.; Маршалл, 2006 г.; Чайлдс, 2008 г.; Мрозек, 2012; Шэн и др., 2013; Ву и др., 2017; О и др., 2018). Основным методом изготовления высокоточных гибких датчиков температуры является использование чувствительных материалов с высокой чувствительностью к температуре. Обычно используемые высокочувствительные сенсорные материалы представляют собой высококристаллический кремний или функциональные композиты. Кроме того, чувствительность гибкого датчика температуры можно повысить, внедрив в устройство микроструктуры для достижения высокой точности измерения. Однако процесс изготовления этого точного гибкого датчика температуры, состоящего из специальных материалов или специальных структур, относительно сложен.

Группа Ву (Wu et al., 2017) продемонстрировала высокоточный гибкий датчик температуры с поликремниевыми термисторами на гибком PI для мониторинга температуры мозга с высоким пространственным разрешением. Высокоточный гибкий датчик температуры имеет время отклика 1,5 с и чувствительность −0,0031°C ⁻¹ . Термический гистерезис этого высокоточного датчика температуры в диапазоне физиологических температур 30–45°С составляет менее 0,1°С. Используя пассивирующий слой из нитрида кремния, этот высокоточный гибкий датчик температуры продемонстрировал дрейф менее 0,3°C в воде в течение 3 дней. Производительность этого высокоточного гибкого датчика температуры показала низкий уровень шума 0,025 ± 0,03°C и ожидаемое кратковременное повышение корковой температуры, связанное с распространяющейся деполяризацией коры. Высокоточный гибкий датчик температуры, разработанный в этом исследовании, необходим для мониторинга температуры мозга с высоким разрешением и чувствительностью.

Группа Ох (Oh et al., 2018) сообщила о высокоточном гибком датчике температуры с биоинспирированным клеем, имитирующим осьминога. Высокоточный гибкий датчик температуры состоит из композита УНТ, термочувствительного гидрогеля поли(N-изопропилакриламида) (pNIPAM) и полистиролсульфоната поли(3,4-этилендиокситиофена). Высокоточный гибкий датчик температуры показал сверхвысокую тепловую чувствительность 2,6%°C ⁻¹ при 25–40°C, поэтому можно точно определить изменение температуры кожи на 0,5°C. Одновременно был изготовлен адгезивный слой PDMS со структурой, имитирующей осьминога, с покрытием из pNIPAM 9. 2621 через формирование единой формы за счет применения явления поднутрения в фотолитографии. Не раздражая кожу в течение длительного времени, изготовленный датчик показал воспроизводимое и стабильное определение температуры кожи при повторных циклах прикрепления/отсоединения к коже. Это исследование продемонстрировало применение высокоточного гибкого датчика температуры в носимых устройствах для здравоохранения и медицинского мониторинга с большим потенциалом.

Эластичный гибкий датчик температуры

Чтобы гарантировать, что производительность не ухудшится из-за движений тела, требуются растягиваемые гибкие датчики температуры, когда растягиваемые гибкие датчики температуры применяются к некомпланарным поверхностям, включая тело робота и кожу человека (Lee et al., 2014; Park et al. , 2015; Tee, 2015; Chortos et al., 2016; Gao et al., 2016; Soekadar et al., 2016; Wehner et al., 2016; Gupta and Loh, 2017). Изготовление растяжимого гибкого датчика температуры с высокой механической стабильностью при растяжении оказалось сложной задачей, поскольку изменение чувствительности растяжимого гибкого датчика температуры происходило при растяжении. Для изготовления растяжимого гибкого датчика температуры растяжимые электрические соединения являются сложной задачей. Исследованы удачные змеевидные соединения тонкой металлической пленки, инкапсулированной полимером. Для снятия напряжения, воздействующего извне на все электронное устройство, межсоединения являются эффективным инструментом. В последнее время сообщается, что межсоединения из жидкого металла, встроенные в деформируемую полимерную подложку, могут быть широко использованы в качестве высокопроводящих и растяжимых электрических межсоединений путем простого изготовления.

Группа Hong (Hong et al., 2016) сообщила об изготовлении растяжимой гибкой матрицы датчиков температуры с соединениями из жидкого металла, встроенными в деформируемую полимерную подложку. В этом исследовании было возможно изготовление растягиваемого гибкого датчика температуры со стабильными характеристиками при растяжении до 30%, поскольку чувствительность растягиваемого гибкого датчика температуры демонстрирует высокую стабильность при растяжении. Как показано на рисунке 4A, гибкий гибкий датчик температуры состоит из SWCNT TFT на пленке PET (слой 1), линии затвора (слой 2), линии истока (слой 3), датчика температуры на пленке PET и наклейки Ag NW (слой 4). Как показано на рисунках 4B, C, D, E, соответствующее отображение распределения температуры в состоянии вытянутой ладони согласуется с картой распределения температуры в состоянии плоской ладони.

РИСУНОК 4 . (A) Плоская ладонь прикрепляла инкапсулированную гибкую матрицу датчиков температуры с алюминиевым контейнером в форме сердца, и контейнер заполнялся холодной водой (15 °C). (B) Распределение измеренной температуры плоской ладони с помощью массива гибких датчиков температуры. (C) Непротянутая ладонь прикрепила инкапсулированную гибкую матрицу датчиков температуры к алюминиевому контейнеру в форме сердца, и в контейнер налили холодную воду (15 °C). (D) Распределение измеренной температуры вытянутой ладони с помощью массива гибких датчиков температуры. (E) Вытянутая ладонь прикрепила инкапсулированную гибкую матрицу датчиков температуры к алюминиевому контейнеру в форме сердца, и в контейнер налили холодную воду (15 °C). (Хонг и др., 2016).

Гибкий датчик температуры с активной матрицей

В зависимости от запоминающих устройств, включая транзисторы или диоды, FRTC можно разделить на FRTC с пассивной матрицей и FRTC с активной матрицей. FRTC с пассивной матрицей имеют простую структуру, обычно многослойную структуру электрод-подложка-чувствительный материал, состоящую из чувствительного слоя, электрода и подложки. FRTC с активной матрицей имеют сложную структуру, включающую органический транзистор, затвор, термистор, герметизацию, линию и подложку. FRTC с активной матрицей оснащены транзисторами или диодами для каждого блока (Kaltenbrunner et al., 2013). Когда переключатель включен, управляющее напряжение спецификации может быть передано на устройство. Когда переключатель выключен, ненужный сигнал может быть отключен, поэтому явление перекрестных помех может быть значительно уменьшено. Среди них пассивно-матричные FRTC являются наиболее используемыми устройствами при построении гибких датчиков температуры на кондуктивной основе, а также наиболее популярными устройствами для практических приложений благодаря простоте конструкции, удобству реализации и относительно низкой стоимости. В отличие от FRTC с пассивной матрицей, FRTC с активной матрицей обеспечивают индивидуальный и произвольный доступ к каждому устройству с высокой скоростью адресации и одновременно поддерживают высокую плотность устройств (Tsuyoshi et al., 2009).; Секитани, 2008 г.; Чжан и др., 2015а; Рен и др., 2016).

Группа Ren (Ren et al., 2016) продемонстрировала массив активной матрицы FRTC со структурой органического полевого транзистора (рис. 5A, B). Используя пентаценовый/серебряный термистор NPs на подложке PEN и диэлектрик из оксида алюминия, датчик может конформно крепиться к различным объектам и работать при напряжении 4 В, при этом поддерживается ток утечки порядка десятков пА. При изменении рабочей температуры от 20 до 100°C эта гибкая матрица датчиков температуры поддерживает более чем 20-кратное изменение выходного тока. Как показано на рисунках 5C-E, когда гибкий датчик температуры прикреплен ко лбу добровольца, можно получить распределение измеренной температуры лба.

РИСУНОК 5 . (A) Оптическое изображение и схематический чертеж матрицы гибких датчиков температуры (масштабная линейка 10 мм). (B) Схема гибкого датчика температуры. (C) Схема гибкой матрицы датчиков температуры, прикрепленной ко лбу. (D) Оптическое изображение массива гибких датчиков температуры. (E) Соответствующее картирование распределения матрицы гибких датчиков температуры на лбу (Ren et al., 2016).

Гибкий датчик температуры с автономным питанием

Материалы с автономным питанием позволяют продлить срок службы оборудования за счет сбора энергии от температуры тела и движения (Chen et al., 2017b; Cheng et al., 2018; Jayaweera et al., 2018; Лю и др., 2018). Трудно обеспечить портативный и надежный источник питания для гибких датчиков температуры. В настоящее время обнаружено, что многие передовые технологии, такие как суперконденсаторы, солнечные элементы, беспроводные антенны и механические устройства сбора энергии, способны генерировать электричество и передавать или хранить энергию в эластичных системах (Янг и др., 2013; Сонг и др. , 2014; Chen et al., 2017c; Gong and Cheng, 2017). Как применить эти технологии к гибким датчикам температуры и реализовать самообеспечение энергией, является огромной проблемой. Прозрачность электронных тактильных датчиков кожи может быть достигнута за счет использования высокопрозрачного PDMS и других материалов, которые могут обеспечить поглощение энергии механическим оборудованием, приводимым в действие солнечной энергией. Поэтому прозрачность дизайна также важна. Гибкие датчики температуры также столкнутся с новыми проблемами, такими как биосовместимость, биоразлагаемость, управление нейронным интерфейсом, высокая степень интеграции, миниатюризация и т. д., которые в будущем станут основными направлениями исследований (Yang et al. , 2009).; Хохбаум и Ян, 2010 г.; Чу и Маджумдар, 2012 г.; Пульезе и др., 2013; Эрнандес и др., 2014 г.; Нур и др., 2014; Инкуи и др., 2015; Гош и др., 2017; Майти и др., 2017; Нур и др., 2017; Ю и др., 2017; Гуи и др., 2018 г.; Кармакар и др., 2019). Ожидается, что гибкий датчик температуры, производимый в больших количествах, войдет во все области производства и жизни человека и будет действительно служить людям, что является будущим направлением развития.

Кармакарская группа (Кармакар и др., 2019) представил новый тип гибкого датчика температуры с автономным питанием, состоящий из гибкого силового элемента с самозарядкой и трибоэлектрическим приводом. При изготовлении этого самозаряжающегося трибоэлектрического силового элемента используются коммерчески доступные материалы, такие как непроводящий клей, объемный MoS ₂ , обычный лист бумаги и графитовый порошок (рис. 6А). Самозаряжающийся трибоэлектрический силовой элемент показал отличные выходные характеристики при напряжении холостого хода ~3,82 В при периодическом давлении 1 кПа. Напряжение холостого хода (В _oc ) гибкого датчика температуры с автономным питанием обладает высокой чувствительностью и линейной реакцией на температуру. Как показано на рисунке 6B, значение среднего напряжения холостого хода (V _oc ) увеличивается с повышением температуры во время нагревания и охлаждения. Из рисунка 6C видно, что d В/ d T гибкого датчика температуры с автономным питанием составляет 0,093 В K ⁻¹ в диапазоне температур 293–323 K.

РИСУНОК 6 . (A) Оптическое изображение и схематический чертеж STPC, (B) изменение среднего значения V _oc STPC при 293, 308 и 232 К при постоянном периодическом давлении 1 кПа, а также схема методики измерения На вставке показана (C) линейная аппроксимированная кривая V _oc vs . температура в температурном диапазоне 293–323 К, а коэффициент относительной чувствительности (S) V _oc с температурой показан на вставке (Karmakar et al. , 2019).

Гибкий датчик температуры с самовосстановлением

Характеристики самовосстановления материалов, используемых в носимых устройствах, позволяют увеличить периоды использования при появлении царапин или порезов. Он имеет большое практическое значение в бионических роботах, медицине и других областях. Благодаря самовосстановлению срок службы самовосстанавливающегося гибкого датчика температуры может быть продлен. Эта функция в основном привносит характеристики самовосстановления в эластичные материалы. Самовосстановление должно происходить в условиях окружающей среды без какого-либо триггера или внешнего стимула. Здесь мы обсуждаем как внутренние, так и внешние самовосстанавливающиеся полимеры. Внутреннее самовосстановление основано на молекулярных взаимодействиях (например, укладка π-π, координация металл-лиганд и водородные связи), тогда как внешнее самовосстановление полимеров зависит от высвобождения мономеров и катализаторов, упакованных в сосуды или капсулы, диспергированные в иначе незаживающий полимер (Hart et al. , 2014; Burattini et al., 2010). Хотя внешние самовосстанавливающиеся материалы более эффективны при восстановлении крупномасштабных повреждений по сравнению с собственными материалами, они, тем не менее, менее подходят для гибких тонких устройств, поскольку их нелегко изготовить, и их интеграцию в полнофункциональные приложения, особенно в мониторинге состояния здоровья. приложения — сложно. Внутренние самовосстанавливающиеся полимеры более выгодны из-за их способности к обратимому многократному самовосстановлению и функционализации полимера различными самовосстанавливающимися группами (Woola, 2008; Yang and Urban, 2013; Abraham et al., 2013; Kristen Means1 et al. др., 2019). Хотя исследователи добились самовосстановления гибких датчиков температуры, их стабильность и чувствительность необходимо улучшить.

Самоочищающийся гибкий датчик температуры

Функция самоочистки электронного тактильного сенсора кожи также имеет большое значение. Он имеет широкие перспективы применения в робототехнике, медицинском оборудовании и других областях. Тем не менее, сообщалось о нескольких результатах самоочищающейся функции электронного тактильного сенсора кожи. Группа Абрахама (Abraham et al., 2013) продемонстрировала самоочищающийся датчик, состоящий из термочувствительной мембраны из нанокомпозита с двойной сеткой (DNNC), включающей поли(N-изопропилакриламид) (PNIPAAm) и встроенные полисилоксановые НЧ. Когда термочувствительные гидрогели PNIPAAm подвергают термическому циклированию выше и ниже его объемной температуры фазового перехода (VPTT) ~ 33–35 ° C, этот процесс приведет к соответствующему распуханию и повторному набуханию соответственно и самоочищению поверхности материала. Группа А. Кристен Минс (Кристен Минс и др., 2019 г.)) продемонстрировал самоочищающийся биосенсор, состоящий из 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (АМПС) и N-изопропилакриламида (НИПААм) (соотношения АМПС:НИПААм 25:75 и 0:100) в 1-й и 2-й сетях. Прикрепление клеток ингибируется этой мембраной, о которой сообщается, с использованием механизма «самоочищения» или «активного предотвращения обрастания» посредством циклического непрерывного отека/повторного отека в ответ на нормальные колебания температуры подкожной ткани (Kristen Means et al. , 2019).

Приложения

Недавний прогресс в области материалов и изготовления позволяет разрабатывать гибкие датчики температуры с индукционными характеристиками, хорошо совместимыми с другими функциями, и позволяет расширить области применения гибких датчиков температуры. Гибкие датчики температуры являются незаменимыми устройствами со стереотипными приложениями, включая роботов, медицинское здравоохранение, военные, интеллектуальное производство, безопасность самолетов и повседневную жизнь (Zheng et al., 2019; Zhang et al., 2015b; Peter et al., 2015), как показано. на рис. 7. Применение гибких датчиков температуры приведет к снижению стоимости и повышению точности. В связи с бионической кожей, поверхностными акустическими волнами, космическими кораблями и батареями проводится более всестороннее обсуждение приложений и важности.

РИСУНОК 7 . Применение гибких датчиков температуры.

Энергосистема

В энергосистеме многие крупные аварии вызваны перегревом электрооборудования (Jintae et al. , 2014). Мониторинг температуры электрооборудования в режиме реального времени позволяет обнаружить скрытую опасность перегрева электрооборудования, обеспечить своевременное техническое обслуживание, как можно скорее устранить скрытую опасность отказа и значительно снизить количество аварий в системе электроснабжения. Таким образом, повышается безопасность области электроснабжения.

Контроль температуры батареи

Батарея представляет собой аварийный резервный источник питания для работы, управления и связи электрического оборудования, такого как электростанции и подстанции (Huda et al., 2013). Эксплуатация при высоких температурах ускорит старение батарей и даже может привести к взрыву. В то же время будут выпячивания, деформации пластин и другие неисправности. Эти отказы батареи вызовут системные сбои, такие как работа, управление, связь и ошибочные инструкции, поэтому очень важно отслеживать температуру батареи в режиме реального времени. В настоящее время метод контроля температуры аккумуляторной батареи в основном заключается в ручном обнаружении с помощью инфракрасного датчика температуры, который отличается низкой механизацией и высокой стоимостью, и не может осуществлять онлайн-мониторинг. Гибкий датчик температуры можно прикрепить к поверхности аккумуляторной батареи для измерения распределенной температуры (Shin et al., 2013). Этот метод прост в применении и может осуществлять мониторинг неисправностей и раннее предупреждение, снижая риск безопасности энергосистемы.

Когда батарея работает при высокой температуре в течение длительного времени, легко ускорить старение батареи, усугубить коррозию пластины и потерю воды (Atsushi et al., 2019). Гибкий датчик температуры используется для наклеивания на поверхность батареи, имеет преимущества простой установки, простого применения и легкой интеграции с оборудованием. Он может отслеживать температуру батареи в режиме реального времени, предупреждать о неисправности и уменьшать скрытые опасности (Shih et al., 2010).

Применение контроля температуры конденсатора

Конденсатор является важным компонентом компенсации реактивной мощности в энергосистеме. Он играет важную роль в повышении мощности и снижении потерь в линии (Lee et al. , 2011b). Однако из-за влияния различных факторов, таких как внешняя рабочая среда, потеря тока при перегрузке и работа при превышении номинального напряжения, в конденсаторах с длительным сроком службы произойдет утечка масла (Pontus et al., 2011). Почти все неисправности конденсаторов, такие как вздутие живота, перегорание предохранителя и перегорание корпуса, сопровождаются повышением температуры (Lee et al., 2011a). Таким образом, мониторинг температуры конденсатора позволяет обнаруживать неисправности конденсаторов как можно раньше и эффективно предотвращать потери мощности, вызванные неисправностями конденсаторов. Традиционные методы мониторинга имеют некоторые недостатки, такие как высокая стоимость, сложность установки и плохая изоляция (Mankay, 2010). Гибкий датчик температуры может покрывать поверхность конденсатора в виде тонкой пленки и точно измерять температуру. Его легко установить и эксплуатировать, и он может эффективно осуществлять мониторинг в реальном времени и раннее предупреждение о неисправностях (Shin et al. , 2013).

Контроль температуры кабеля

В энергосистеме кабель является основным электрооборудованием электростанций и подстанций, выход из строя которого часто вызывает масштабные отключения электроэнергии. Нагрев кабеля в основном происходит в месте соединения, потому что ток, передаваемый в кабеле, больше, если контактное сопротивление немного увеличено, и температура будет высокой (Oprea et al., 2009). Поэтому необходимо следить за тем, чтобы все стыки шин были в хорошем контакте. Поэтому очень важно следить за температурой стыка в режиме реального времени для выявления неисправности силового оборудования и своевременного обслуживания силового оборудования. Гибкие датчики температуры можно использовать в качестве патчей, прикрепленных к кабелю, для точного мониторинга температуры в режиме реального времени, тем самым уменьшая потребление человеком, улучшая механизацию и эффективность энергосистемы, чтобы более эффективно предотвращать, отслеживать и устранять неисправности кабеля (Цзян , 2017).

Промышленное производство

В промышленном производстве точное измерение и контроль температурных параметров необходимы для обеспечения качества выпускаемой продукции, эффективности производства и безопасной эксплуатации. В настоящее время широко используемые термообработка и термообработка начинают использовать гибкий датчик температуры для замены традиционного датчика температуры, который никогда не осуществлял измерение и контроль температуры в производственном процессе или важном производственном оборудовании.

Поверхностная акустическая волна

Одним из наиболее важных свойств поверхностной акустической волны является тот факт, что она может распространяться вдоль поверхности диэлектрика. На основе передачи или перехвата сигналов с поверхности диэлектрика могут быть реализованы функции обработки сигналов, такие как фильтр и датчик. Существует положительная корреляция между температурой и частотой. Мы можем получать точные сигналы от гибких датчиков температуры, прикрепленных к поверхности диэлектрика (Kun et al. , 2014).

Космический корабль

С развитием аэрокосмических технологий форма и конструкция летательных аппаратов становятся все более и более сложными. При измерении теплового потока поверхности расстояние между измеряемыми точками не может быть меньше из-за размера датчика. Поскольку основным материалом тонкопленочного датчика температуры сопротивления является твердый материал, такой как стекло и керамика, измерительная торцевая поверхность датчика плохо совпадает с поверхностью модели, что приводит к неточной измерительной структуре. Если датчик имеет гибкую основу, то он может в определенной степени решить задачу измерения теплового потока на поверхности сложной модели поверхности. Это может не только сделать установку датчика более удобной, но и улучшить совпадение измерения торцевой поверхности с поверхностью модели (Wang et al., 2015).

Медицинское устройство

Датчик температуры также широко применяется в медицинской электронике. Например, бесконтактный термометр может измерять тепло, излучаемое удаленным источником тепла инфракрасного излучения, датчик температуры термисторного элемента анализатора крови может использоваться для контроля температуры камер, диффузорных ламп и двигателей с масляным охлаждением, чтобы избегать перегрева. С развитием технологий производители датчиков температуры могут помочь разработчикам уменьшить размер медицинских устройств четырьмя способами, включая предоставление гибких вариантов упаковки, уменьшение размера интегральных схем датчиков, интеграцию нескольких функций датчиков и интеллектуальных устройств.

Бионическая кожа

Бионическая кожа, основанная на различных сенсорных функциях человеческого тела, является важным направлением развития в области бионики в настоящее время. Различные бионические датчики могут заменить реакцию организма на температуру, влажность и давление за счет структурного и функционального дизайна. Это побудило к созданию различных бионических сенсоров. Одним из основных бионических датчиков является гибкий датчик температуры. Применение гибких датчиков температуры в бионической коже обеспечит столь необходимый объективный инструмент для индукции температуры и поможет повысить точность индукции. Недавний анализ этих исследований подчеркнул важность использования различных гибких датчиков температуры. Авторы сообщили, что гибкая матрица датчиков температуры может реализовать тактильное восприятие и обеспечивает схему конструкции бионической кожи (Wu, 2015; Kumar et al., 2019).).

Протезы

Протезы являются важным инструментом для людей с ограниченными возможностями, чтобы получить нормальные способности. Нынешний протез выполняет только функцию перемещения, но не имеет функции восприятия. Гибкие датчики температуры имеют небольшие размеры, хорошо интегрированы и могут прикрепляться к поверхностям любой формы. Если к существующему протезу применить гибкий датчик температуры, то инвалид сможет не только нормально передвигаться, но и ощущать температуру объекта. Применение гибких датчиков температуры значительно улучшает сенсорный опыт людей с ограниченными возможностями и снижает риск вторичных травм (Mallory et al., 2013b).

Заключение и перспективы

Гибкие датчики температуры могут применяться в робототехнике, медицине, вооруженных силах, интеллектуальном производстве, безопасности самолетов и повседневной жизни, и имеют широкие перспективы применения. Гибкие датчики температуры обладают многими характеристиками, такими как высокая гибкость, высокая эластичность, высокая чувствительность, высокое разрешение и малый вес. При изучении гибких датчиков температуры применялись различные принципы восприятия, и они выиграли от появления новых чувствительных материалов, новых сенсорных структур и микроструктур, а также передовых технологий, таких как нанопроизводство и технология печати. Гибкие датчики температуры совершили прорыв в гибкости, чувствительности и многофункциональности. Большинство гибких датчиков температуры, использующих отдельный материал, ориентированы только на унитарное состояние механических раздражителей или применяют композиты для многофункциональных гибких датчиков температуры. При таком подходе будет получена повышенная стоимость производства и сложный процесс изготовления. Таким образом, большинство гибких датчиков температуры все еще находятся в лабораторной стадии, и они являются индивидуальными и изолированными устройствами, поэтому на самом деле они не используются для обслуживания человеческого общества. Существующие гибкие температурные матричные датчики все еще имеют трудности с достижением как высокой эластичности, так и высокой гибкости. Гибкие датчики температуры с большой площадью имеют плохую масштабируемость, их нелегко разрезать и сращивать, и они обладают высокой чувствительностью к электронному контакту с кожей. Важнейшими направлениями исследований гибких датчиков температуры являются высокая чувствительность и многофункциональность, самовосстановление и самоочистка, автономное питание и прозрачность (White et al., 2001; Rodriguez-Donate et al., 2011; Jie, 2012).

Авторские вклады

Р.Л. и Л.Х. обобщили и записали результаты соответствующих исследований. YL пересмотрел статью. Все авторы принимали участие в обсуждении, написании и доработке данного обзора.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (61971049), Ключевого научно-исследовательского проекта Пекинской муниципальной комиссии по образованию (KZ202010015024), Программы исследований и разработок Пекинского института графических коммуникаций (Ec202006) .

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечания издателя

Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Ссылки

Абдельмугни Т., Биллель Б., Мохамед Ульд З. и Абдеррезак Г. (2020). Реализация FPGA узла беспроводных датчиков со встроенными сопроцессорами безопасности для защищенного обмена ключами и передачи данных. Measurement 153, 107429.

Google Scholar

Абрахам А. А., Фей Р., Кот Г. Л. и Грюнлан М. А. (2013). Самоочищающаяся мембрана для продления срока службы имплантированного биосенсора глюкозы. Приложение ACS Матер. Интер. 5 (24), 12832–12838. дои: 10.1021/am4040653

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ацуши Д., Норихико С. и Нобу-Хиса К. (2019). Валидация национального стандарта емкости на основе результатов долгосрочного мониторинга стандартных конденсаторов. IEEJ Trans. электр. Электрон. англ. 8 (2), 111–115.

Google Scholar

Банг Дж., Ли В. С., Парк Б., Джо Х., Ву Х. К., Чон С. и др. (2019). Высокочувствительный датчик температуры: обработанные лигандом тонкие пленки нанокристаллов Ag на PDMS со стратегией теплового расширения. Доп. Функц. Матер. 29 (32), 1

7. doi:10.1002/adfm.201

7

CrossRef Full Text | Google Scholar

Белл, Л. Э. (2008). Охлаждение, обогрев, выработка электроэнергии и рекуперация отработанного тепла с помощью термоэлектрических систем. Наука 321 (5895), 1457–1461. doi:10.1126/science.1158899

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Боргетти М. , Серпеллони М., Сардини Э. и Пандини С. (2016). Поведение тензодатчиков на основе PEDOT: чернил PSS и наночастиц серебра, нанесенных на полимерную подложку методом струйной печати. Сенсор. актуал. А-физ. 243, 71–80. doi:10.1016/j.sna.2016.03.021

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бураттини С., Гренландия Б. В., Чаппелл Д., Колкухун Х. М. и Хейс В. (2010). Излечивающиеся полимерные материалы: обзор учебного пособия. Хим. соц. Ред. 39, 1973–1985 гг. doi:10.1039/b

2n

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бусто Р., Дитрих В. Д., Глобус М. Ю., Вальдес И., Шейнберг П. и Гинзберг М. Д. (1987). Небольшие различия внутриишемической температуры головного мозга критически определяют степень ишемического повреждения нейронов. Дж. Цереб. Кровоток Метаб. 7 (6), 729–738. doi:10.1038/jcbfm.1987.127

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чен Б., Ян Ю. и Ван З.Л. (2017). Улавливание энергии ветра с помощью трибоэлектрических наногенераторов. Доп. Энерг. Матер. 8, 1702649–1702661.

Google Scholar

Чен Д., Бинг З. и Нин К. (2017). Электронный текстиль на основе проводящей сети из серебряных нанопроволок. Прогр. хим. 29 (8), 892–901.

Google Scholar

Чен С., Цзян К., Лу З. и Чен Д. (2018). Последние разработки в области тактильного датчика на основе графена и электронной кожи. Доп. Матер. Тех. 3 (2), 1700248.

CrossRef Full Text | Google Scholar

Чен З., Ван З., Ли X., Линь Ю., Луо Н., Лонг М. и др. (2017). Гибкие пьезоэлектрические датчики давления для статических измерений на основе гетероструктур нанопроволока/графен. СКД Нано 11, 4507–4513. doi:10.1021/acsnano.6b08027

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ченг Л., Сюй К., Чжэн Ю., Цзя Х. и Цинь Ю. (2018). Самоулучшающийся трибоэлектрический наногенератор с улучшенной плотностью заряда и повышенной скоростью накопления заряда. Нац. коммун. 9, 3773–3780. doi:10.1038/s41467-018-06045-z

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ченг З., Сяошуан З., Нин Т., Е Ф., Хайнань З. и Сюэсинь Д. (2020). Гибкий датчик влажности с быстрым откликом для мониторинга дыхания с использованием стратегии наноограничения. Нанотехнологии 31 (12), 125302.

PubMed Abstract | Google Scholar

Чайлдс, К. (2008). Температура головного мозга человека: регулирование, измерение и связь с мозговой травмой: часть 1. Br. Дж. Нейрохирург. 22 (4), 486–496. doi:10.1080/026886245541

CrossRef Full Text | Google Scholar

Чортос Л., Лю Дж. и Бао З. (2016). В погоне за протезной электронной кожей. Нац. Матер. 15, 937–950. doi:10.1038/nmat4671

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чу, С., и Маджумдар, А. (2012). Возможности и вызовы для устойчивого энергетического будущего. Природа 488, 294–303. doi:10.1038/nature11475

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чу, Ю. З., Го, Х. Дж., Инь, П. Х., и Лю, Дж. С. (2018). Гибкий датчик температуры сверхвысокой чувствительности на основе наноразмерных трещин. Мех. электр. англ. Тех. 47 (11), 33–59.

Google Scholar

Цуй З., Поблете Ф. и Чжу Ю. (2019). Адаптация температурного коэффициента сопротивления нанокомпозита из нанопроволоки серебра и его применение в качестве растягиваемого датчика температуры. Приложение ACS Матер. Интер. 11 (19), 17836–17842. doi:10.1021/acsami.9b04045

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дас, Т.К., и Прусти, С. (2012). Обзор проводящих полимеров и их применения. Полим. Пласт. Технол. англ. 51, 1487–1500. дои: 10.1080/03602559.2012.710697

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Гао В., Эмаминежад С., Найин Х.Ю.Ю., Чалла С., Чен К., Пек А. и др. (2016). Полностью интегрированные массивы носимых датчиков для мультиплексного анализа потоотделения In Situ . Природа 529, 509–514. doi:10.1038/nature16521“

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гэн X., Ли В. и Ван Ю. (2018). Обратимые термохромные микрокапсулированные материалы с фазовым переходом для хранения тепловой энергии. Применение в термозащитной одежде. Заяв. Энерг. 217, 281–294. doi:10.1016/j.apenergy.2018.02.150

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гош С. К., Адхикари П., Яна С., Бисвас А., Сенкадас В., Гупта С. Д. и др. (2017). Био-электронная кожа с автономным питанием на основе электропрядения из желатинового нановолокна для мониторинга здравоохранения. Nano Energy 36, 166–175. doi:10.1016/j.nanoen.2017.04.028

CrossRef Full Text | Google Scholar

Гонг С. и Ченг В. (2017). На пути к носимым и имплантируемым энергетическим устройствам, похожим на мягкую кожу. Доп. Энерг. Матер. 7, 1700648–1700680. doi:10.1002/aenm.201700648

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гуй П. , Дэн Ф., Лян З., Цай Ю. и Чен Дж. (2018). Микролинейный генератор для сбора механической энергии от походки человека. Энергия 154, 365–373. doi:10.1016/j.energy.2018.04.123

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Guo, X., Huang, Y., Yuan, H., Qiu, S., Liu, P., and Liu, C. (2014). Проектирование системы сбора сигналов и температурной компенсации гибкой композитной матрицы датчиков. Дж. Электрон. Изм. Аппаратура 28 (11), 1254–1261.

Google Scholar

Guo, X., Huang, Y., Teng, K., Liu, P., Liu, C. и Tian, ​​H. (2015). Модульный дизайн и реализация гибкой искусственной кожи с датчиками температуры и давления. Робот 37 (4), 493–498.

Google Scholar

Гупта, С., и Ло, К. Дж. (2017). Бесконтактное картирование электрической диэлектрической проницаемости и pH-чувствительные пленки для остеоинтегрированных протезов и мониторинга инфекций. IEEE Trans. Мед. Изображение 36, 2193–2202. doi:10.1109/tmi.2017.2707390

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Hart, L. R., Hunte, J. H., Nguyen, N. A., Harries, J. L., Greenland, B. W., Mackay, M. E., et al. (2014). Поливалентность в излечимых супрамолекулярных полимерах: влияние плотности супрамолекулярных поперечных связей на механические свойства и заживление нековалентных полимерных сетей. Полим. хим. 5, 3680–3688. дои: 10.1039/c4py00292j

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Хе, Л. Ф., Доу, В. К., и Лю, Дж. С. (2018). Изготовление и эксплуатационные испытания полиимидных гибких датчиков температуры. Мех. электр. англ. Тех. 47 (11), 5–8.

Google Scholar

Хе, Ю., Ли, В., Хань, Н., Ван, Дж., и Чжан, X. (2019). Гибкие реверсивные термохромные мембраны Facile на основе микро/наноинкапсулированных материалов с фазовым переходом для носимых датчиков температуры. Заяв. Энерг. 247, 615–629. doi:10.1016/j.apenergy.2019.04.077

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эрнандес С., Кауда В., Чиодони А., Даллорто С. , Сакко А., Идальго Д. и др. (2014). Оптимизация наноструктур 1d ZnO@TiO ₂ ядро-оболочка для улучшенного фотоэлектрохимического расщепления воды при освещении солнечным светом. Приложение ACS Матер. Интер. 6, 12153–12167. doi:10.1021/am501379m

CrossRef Full Text | Google Scholar

Хохбаум А.И. и Ян П. (2010). Полупроводниковые нанопровода для преобразования энергии. Хим. Ред. 110, 527–546. doi:10.1021/cr

5v

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Honda, W., Harada, S., and Arie, T. (2014). Носимое, взаимодействующее с человеком, беспроводное устройство для мониторинга здоровья, изготовленное с использованием технологий макромасштабной печати. Доп. Функц. Матер. 24 (22), 3298. doi:10.1002/adfm.201470144

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хонг, С. Ю., Ли, Ю. Х., и Парк, Х. (2016). Растягивающаяся активная матрица датчиков температуры из полианилиновых нановолокон для электронной кожи. Доп. Матер. 28, 930–935. doi:10.1002/adma.201504659

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хуан Ю., Цзэн X., Ван В., Го X., Хао К., Пан В. и др. (2018). Гибкий датчик температуры высокого разрешения на основе графитонаполненных полиэтиленоксидных и поливинилиденфторидных композитов для мониторинга температуры тела. Датчики Приводы A: физ. 278, 1–10. doi:10.1016/j.sna.2018.05.024

Полный текст CrossRef | Академия Google

Хуан Ю., Чжао X., Ян К., Ву С., Лю С. и др. (2012). Гибкая тактильная сенсорная система для кожи робота на основе LabVIEW. 2012 Международная конференция IEEE по информации и автоматизации. 563–567. doi:10.1109/ICInfA.2012.6246867

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Худа, А.С.Н., и Тайб, С. (2013). Выбор подходящих характеристик для контроля теплового состояния электрооборудования с использованием инфракрасной термографии. Инфракрасный физ. Тех. 61, 184–191. doi:10.1016/j.infrared.2013.04.012

CrossRef Full Text | Google Scholar

Huynh, T.-P., and Haick, H. (2018). Автономные гибкие датчики для мониторинга здоровья. Доп. Матер. 30, 1802337. doi:10.1002/adma.201802337

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Дж. Миттемейер, Э. (2011). Основы материаловедения . Springer-Verlag Берлин Гейдельберг.

Джаявира, Э. Н., Виджевардхана, К. Р., Эканаяка, Т. К., Шахзад, А., и Сонг, Дж. К. (2018). Трибоэлектрический наногенератор на основе человеческого волоса. ACS Sustain. хим. англ. 6, 6321–6327. doi:10.1021/acssuschemeng.8b00136

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джеа Санг, Х., Хоссейн Хамиди, С., Рахим, С., Дживон, К., и Инсу, К. (2020). Датчик эластичной и гибкой перчатки на текстильной основе для мониторинга функций протеза верхней конечности. Датчик IEEE J. 20 (4), 1754–1760.

Google Scholar

Чон, Дж. В., Ли, Ю. Д., и Ким, Ю. М. (2010). Характеристики отклика газового сенсора на основе тонкопленочных транзисторов из поли-3-гексилитиофена. Активация датчика. Б: Хим. 146 (1), 40–45. doi:10.1016/j.snb.2010.02.019

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Цзянь В., Хэнъи Л., Цзюньцзин М., Чжицинь П., Бин В. и Цзюньмин В. (2020). Эластичные суперконденсаторы E-Skin для хранения энергии и датчики движения тела. Датчики и приводы B-Chemical 305, 127529. doi:10.1016/s0925-4005(19)31802-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзян Б. (2017). Исследование применения интеллектуального гибкого датчика температуры и давления в энергосистеме. Комп. Изм. Контроль. 25 (11), 307–315.

Google Scholar

Jie, Z. (2012). Разработка и вызов китайского промышленного робота. Аэронавт. Технология изготовления. 12, 26–29. (2014). Разработка и усовершенствование интеллектуальной системы мониторинга кабелей подземных распределительных сетей с использованием распределенного измерения температуры. Энергии 7 (2), 1076–1094.

Google Scholar

Кай Л., Ихуэй Л., Цзиньчуань С., Дуншэн З. и Цян З. (2020). Объединение нескольких датчиков для сети датчиков тела в сценарии взаимодействия человека и робота в медицине. Инф. Фьюжн 57, 15–26.

Google Scholar

Кальтенбруннер М., Секитани Т., Ридер Дж., Йокота Т., Курибара К., Токухара Т. и др. (2013). Nature 499, 458. doi:10.1038/nature12314

PubMed Abstract | Полнотекстовая перекрестная ссылка

Канао К., Харада С., Ямамото Ю., Хонда В., Арье Т., Акита С. и др. (2015). Высокоселективные гибкие датчики тактильной деформации и температуры против изгиба подложки для искусственной кожи. RSC Adv. 5 (38), 30170–30174. doi:10.1039/c5ra03110a

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кармакар С., Кумбхакар П., Майти К., Мандал Д. и Кумбхакар П. (2019). Разработка гибкого самозаряжающегося трибоэлектрического элемента питания на бумаге для измерения температуры и веса. Nano Energy 63, 103831. doi:10.1016/j.nanoen.2019.06.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Х., Ли, Дж. А., Сим, Х. Дж., Боуман, М. Д. Лима. Р. Х. и Ким С. Дж. (2016). Термочувствительный привод на растяжение на основе многослойной нити из углеродных нанотрубок. Нано-микро лат. 8 (3), 254–259. doi:10.1007/s40820-016-0084-6

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ким, Дж. Х. (1979). Клинико-биологические исследования локализованной гипертермии. Рак Рез. 39, 2258–2261.1979

PubMed Abstract | Google Scholar

Ким С.В., Рехман М.М. и Саджид М. (2019). Инкапсуляция гибкого датчика температуры на основе поливинилового спирта с помощью системы пространственного атмосферного атомно-слоевого осаждения для увеличения срока его службы. Тонкие твердые пленки 673, 44–51. doi:10.1016/j.tsf.2019.01.034

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Kristen Means, A. , Dong, P., Clubb, FJ, Friedemann, M.C., Colvin, L.E., Shrode, C.A., et al. (2019). Самоочищающаяся, механически прочная мембрана для минимизации реакции на инородное тело: на пути к продлению срока службы биосенсоров глюкозы Sub-Q. Дж. Матер. науч. Матер. Мед. 30, 79. doi:10.1007/s10856-019-6282-2

CrossRef Full Text | Google Scholar

Кумар А., Сингла М. Л., Кумар А. и Раджпут Дж. К. (2019). Изготовление и линеаризация конформируемого термистора POMANI-Mn ₃ O ₄ на основе нанокомпозита для контроля температуры в протезных перчатках. Активация датчика. А-физ. 285, 588–598. doi:10.1016/j.sna.2018.11.036

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кун, К., Хунбо, В., Сяолу, Ю., Сюэцзяо, Т., Мэнъинг, Л., Юман, З., и др. (2020). Нановолоконная пряжа с сердцевиной и оболочкой для текстильного датчика давления с высокой чувствительностью к давлению и пространственной тактильной остротой. J. Colloid Interf. науч. 561, 93–103.

Google Scholar

Кун З., Ван В. Д. и Цю З. М. (2014). Исследование датчика температуры на поверхностных акустических волнах. Заяв. мех. Матер. 543–547, 1266–1269.

Google Scholar

Ле М. К., Гане Ф., Одижье Д., Капсал Ж.-Ф. и Коттине П.-Ж. (2017). Печать датчика деформации микроструктуры для мониторинга состояния конструкции. Заяв. физ. A. 123 (5), 354. doi:10.1007/s00339-017-0970-x

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ли С., Иноуэ Ю., Ким Д., Реувени А., Курибара К., Йокота Т. и др. (2014). Деформационно-поглощающая конструкция для интерфейсов ткань-машина с использованием перестраиваемого адгезивного геля. Нац. коммун. 5, 5898. doi:10.1038/ncomms6898

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Lee, C., Lee, S., Shen, C., Yhe, C., Chang, C., and Lo, Y. (2011a). Применение гибкого микродатчика температуры в окислительном паровом риформинге на установке микрориформинга метанола. Датчик 11 (2), 2246–2256.

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ли К., Ли С., Танг М. и Чен П. (2011b). In Situ Мониторинг температуры внутри литий-ионных аккумуляторов с помощью гибких микродатчиков температуры. 9Датчик 2621 11 (10), 9942–9950.

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Li, S., Liu, D., Tian, ​​N., Liang, Y., Gao, C., Wang, S., et al. (2019). Высокопроизводительный датчик температуры на основе серебряных нанопроволок. Матер. Сегодня коммун. 20, 100546. doi:10.1016/j.mtcomm.2019.100546

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, В., Чжан, X., и Ван, Ю. (2012). Изготовление и морфологическая характеристика микрокапсулированных материалов с фазовым переходом (МикроПКМ) и макрокапсул, содержащих микроПКМ, для хранения тепловой энергии. Энергия 38, 249–254. doi:10.1016/j.energy.2011.12.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лян Ю. , Ли Дж., Шихонг Л., Цзинь В., Лв Г. и Луо Х. (2015). Исследование серебра как проводящего клея, стойкого к высоким температурам. Драгоценный мет. 36 (4), 22–31.

Google Scholar

Лю Дж., Госвами А., Цзян К., Хан Ф., Ким С., МакГи Р. и др. (2018). Генерация трибоэлектричества постоянного тока с помощью скользящего наноконтакта Шоттки на MoS ₂ Многослойные. Нац. нанотехнологии. 13, 112–116. doi:10.1038/s41565-017-0019-5

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Лю П., Хуанг Ю. и Лиан К. (2012). Уравнение сопротивления-температуры гибкого тактильного датчика на основе термочувствительной проводящей резины. Полим. Матер. науч. англ. 28 (6), 107–109.

Google Scholar

Мак, М. Г. (2002). Абляция опухолей головы и шеи под контролем МРТ. Маг. Резон. Имиджевая клин. Север. Являюсь. 10, 707–713. doi:10.1016/s1064-9689(02)00016-8

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Майти К. , Маханти Б., Синха Т. К., Гарайн С., Бисвас А., Гош С. К. и др. (2017). Двумерный пьезоэлектрический MoS ₂ Модулированный наногенератор и наносенсор из поли(винилдифторидных) нановолоконных полотен для автономной электроники и робототехники. Энергетика. 5, 234–243. doi:10.1002/ente.201600419

Полный текст CrossRef | Академия Google

Мэллори, Л. Х., Чортос, А., Ти, Б. С-К., Ток, Дж. Б.-Х., и Женан, Б. (2013). Статья, посвященная 25-летию: Эволюция электронной кожи (E-Skin): краткая история, соображения дизайна и недавний прогресс. Доп. Матер. 25 (42), 5997–6038.

Реферат PubMed | Google Scholar

Мэллори Л., Хаммок А.С. и Бенджамин К. (2013). Статья, посвященная 25-летию: Эволюция электронной кожи (E-Skin): краткая история, соображения дизайна и недавний прогресс. Доп. Матер. 25 (42), 5997–6038. doi:10.1002/adma.201302240

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ман Кей Л. , Амин Б. и Луонг Х.К. (2010). Встроенный датчик температуры CMOS Sub-mu W для RFID-мониторинга пищевых продуктов. IEEE J. Твердотельные схемы 45 (6), 1246–1255.

Google Scholar

Маршалл, И. (2006). Измерение региональной температуры мозга с помощью протонной спектроскопии: проверка и применение к острому ишемическому инсульту. Маг. Резон. Визуализация 24, 438–446. doi:10.1016/j.mri.2006.02.002

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мартин Дж., Тритт Т. и Угер К. (2010). Метрология высокотемпературного коэффициента Зеебека. J. Appl. физ. 108, 121101. doi:10.1063/1.3503505

CrossRef Full Text | Google Scholar

Michenfelder, JD (1991). Взаимосвязь между температурой, метаболизмом и функцией мозга собак во время гипотермии. Анестезиология 75, 130–136. doi:10.1097/00000542-1900-00021

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Мрожек, С. (2012). Температура мозга: физиология и патофизиология после черепно-мозговой травмы. Анестезиол. Рез. Практика. , 989487. doi:10.1155/2012/989487

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Мерфи, Э. Б., и Вуд, Ф. (2009). Мир умных целебных материалов. Прог. Полим. науч. 35 (1-2), 223–251.

Google Scholar

Наката С. и Арье Т. (2017). Носимое, гибкое и многофункциональное медицинское устройство с химическим датчиком ISFET для одновременного мониторинга pH пота и температуры кожи. Датчики ACS 2, 443–448. doi:10.1021/acssensors.7b00047

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Носби Н., Акил Х. М., Мохд Исхак З. А. и Абу Бакар А. (2010). Деградация компрессионных свойств пултрузионных композитов, армированных волокном кенафа, после погружения в различные растворы. Матер. Дес. 31, 4960–4964. doi:10.1016/j.matdes.2010.04.037

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Нур, Э. С., Нур, О., и Виландер, М. (2017). Пьезоэлектрические наногенераторы на основе оксида цинка для низкочастотных приложений. Полуконд. науч. Технол. 32–064015. doi:10.1088/1361-6641/aa6bde

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Нур Э. С., Сандберг М. О., Вилландер М. и Нур О. (2014). Получение пьезоэлектрической энергии с помощью рукописного ввода с использованием нанопроводов ZnO/полимерного композита на бумажной подложке. Nano Energy 9, 221–228. doi:10.1016/j.nanoen.2014.07.014

CrossRef Full Text | Google Scholar

О, Дж. Х., Хонг, С. Ю., и Парк, Х. (2018). Изготовление высокочувствительных датчиков температуры, прикрепляемых к коже, с биоинспирированным микроструктурным клеем. Приложение ACS Матер. Интер. 10, 7263–7270. doi:10.1021/acsami.7b17727

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Опря А., Курба Дж., Барсан Н., Бриан Д., де Рой Н. и Веймар Ф. У. (2009 г.)). Датчики температуры, влажности и газа, встроенные в пластиковую фольгу, для приложений с низким энергопотреблением. Активация датчика. B-хим. 140 (1), 227–232. doi:10.1016/j.snb.2009.04.019

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Пан X., Ян Ю., Ван К., Чжоу З. и Ли Г. (2018). Исследование гибкого тонкопленочного датчика, применяемого для мониторинга температуры на месте литий-ионной батареи . Преобразователь Microsystem Tech. 37 (5), 27–33.

Google Scholar

Park, S.I., Brenner, D.S., Shin, G., Morgan, C.D., Copits, B.A., Chung, H.U., et al. (2015). Мягкие растягивающиеся, полностью имплантируемые миниатюрные оптоэлектронные системы для беспроводной оптогенетики. Нац. Биотехнолог. 33, 1280–1286. doi:10.1038/nbt.3415

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Питер К., Бернхард Ф. и Андреас Х. (2015). Емкость, зависящая от напряжения, эффекты старения и индикаторы отказа двухслойных конденсаторов во время испытаний на срок службы. Химэлектрохим 2 (1), 160–170.

Google Scholar

Понтус С. , Йохан Л., Олле Г., Мартен Б. и Горан Л. (2011). Новое оборудование для полевых испытаний литий-ионных аккумуляторов в гибридных электромобилях. Энергия 4 (5), 741–757.

Google Scholar

Pugliese, D., Bella, F., Cauda, ​​V., Lamberti, A., Sacco, A., Tresso, E., et al. (2013). Хемометрический подход к процедуре сенсибилизации цветкообразных микроструктур ZnO для солнечных элементов, сенсибилизированных красителем. ACS Приложение Матер. Интер. 5, 11288–11295. doi:10.1021/am403527m

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ren, X.C., Pei, K., Peng, B.Y., Zhang, Z.C., Wang, Z.R., Wang, X.Y., et al. (2016). Маломощный и гибкий массив датчиков температуры на органических транзисторах с активной матрицей. Доп. Матер. 28, 4832–4838. doi:10.1002/adma.201600040

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Родригес-Донате, К., Осорнио-Риос, А., Руни Ривера-Гильен, Дж., и Ромеро-Тронкосо, Р. Д. (2011). Объединенная сеть интеллектуальных датчиков для оценки многоосевой кинематики в промышленных роботах. 9Датчики 2621 11 (4), 4335–4357. doi:10.3390/s110404335

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Роджерс Дж. А., Сомея Т. и Хуанг Ю. (2010). Материалы и механика для растягиваемой электроники. Наука 327 (26), 1603–1607. doi:10.1126/science.1182383

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Шваб, С. (1997). Мониторинг и модуляция температуры мозга у пациентов с тяжелым инфарктом СМА. Неврология 48, 762–727. doi:10.1212/wnl.48.3.762

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Секитани, Т. (2008). Резиноподобная растяжимая активная матрица с использованием эластичных проводников. Наука 321, 1468–1472. doi:10.1126/science.1160309

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Шао В., Ге З. и Сун З. (2020). Байесовское своевременное обучение и его применение в промышленном мягком зондировании. IEEE Transaction Ind. Inform. 16 (4), 2787–2798.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Шэнь Ю., Хе П. и Чжуан Х. Ю. (2018). Модель разрушения порога электрической перколяции в композитах УНТ/полимер. Фронт. Структура Гражданский англ. 12 (1), 125–136. doi:10.1007/s11709-017-0396-8

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шэн X., Чжан Ю. и Чо Дж. (2013). Растягивающиеся батареи с самоподобными змеевидными межсоединениями и интегрированными системами беспроводной подзарядки. Нац. коммун. 4, 1543.

PubMed Abstract | Google Scholar

Shih, W.P., Tsao, L.C., Lee, C.W., Cheng, M.Y., Chang, C., Yang, YJ, et al. (2010). Гибкая матрица датчиков температуры на основе композита графит-полидиметилсилоксан. Датчики (Базель) 10 (4), 3597–3610. doi:10.3390/s100403597

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Шин Х. , Чо Дж. С., Ким Дж. и Кин Дж. (2013). Исследование оптимального расположения и степени компенсации последовательного конденсатора с тиристорным управлением с учетом многоцелевой функции. Дж. Электр. англ. Тех. 8 (3), 428–435.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Сибински М., Якубовска М. и Слома М. (2010). Гибкие датчики температуры на волокнах. Датчики 10 (9), 7934–7946. doi:10.3390/s1004

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Соекадар С. Р., Витковски М., Гомес К., Описсо Э., Медина Дж., Кортезе М. и др. (2016). Гибридный экзоскелет мозга/нейронной руки на основе ЭЭГ/ЭОГ восстанавливает полностью независимую повседневную деятельность после квадриплегии. наук. Робот. 1 (1), 3296. doi:10.1126/scirobotics.aag3296

CrossRef Full Text | Google Scholar

Сонг З., Ма Т., Тан Р., Ченг К., Ван Х., Кришнараджу Д. и др. (2014). Литий-ионные аккумуляторы оригами. Нац. коммун. 5, 3140–3145. doi:10.1038/ncomms4140

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Су Хён и Шен Хайшань. (2019). Seungwoo Han, «Гибкий термоэлектрический модуль с использованием тонких пленок Bi-Te и Sb-Te для датчиков температуры. Электрон. Матер. 48 (9), 5464–5470. Lee

Google Scholar

Су, Л., Хуанг, X., Го, В., и Ву, Х. (2020). Гибкий микроволновый датчик на основе комплементарного спирального резонатора для определения диэлектрических характеристик материалов. IEEE Sensor J. 20 (4), 1893–1903.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Tee, B.C.-K. (2015). Вдохновленный кожей органический цифровой механорецептор. Наука 350, 313–316. doi:10.1126/science.aaa9306

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Тянь Х., Лю П., Го X., Лю К. и Хуан Ю. (2015). Гибкая композитная система восприятия давления и температуры на основе токопроводящей резины. Преобразователь Microsystem Tech. 34 (10), 100–104.

Google Scholar

Тинг, Ю. (2015). Изготовление серебряных встречно-штыревых электродов на полиимидных пленках с помощью метода модификации поверхности и ионного обмена и его применение в качестве гибкого датчика влажности. Активатор датчика B: хим. 208, 327–333.

Google Scholar

Трунг, Т. К., Ле, Х. С., и Данг, Т. М. Л. (2018). Отдельно стоящий носимый датчик температуры на основе волокна с настраиваемым тепловым индексом для мониторинга в здравоохранении. Доп. Здоровьеc. Матер. 7, 1800074. doi:10.1002/adhm.201800074

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Tsuyoshi, S. et al. (2009). Органические транзисторы с энергонезависимой памятью для гибких сенсорных матриц. Наука 326, 1516–1519. doi:10.1126/science.1179963

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван К., Ся К., Чжан М. , Цзянь М. и Чжан Ю. (2017). Полностью шелковая двухрежимная электронная кожа для одновременного определения температуры и давления. Приложение ACS Матер. Интер. 9, 39484–39492. doi:10.1021/acsami.7b13356

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван Г., Чен Д., Чен К. и Чжан З. (2015). Текущее состояние исследований и стратегия развития биомиметического робота. Дж. Мех. англ. 51 (13), 27–44.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Венер М., Труби Р. Л., Фицджеральд Д. Дж., Мосадег Б., Уайтсайдс Г. М., Льюис Дж. А. и др. (2016). Интегрированная стратегия проектирования и изготовления полностью мягких автономных роботов. Природа 536, 451–455. doi:10.1038/nature19100

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ву, В. (2015). Прогресс исследований роботов-гуманоидов для мобильных операций и искусственного интеллекта. Дж. Харбин Инст. Тех. 47 (7), 1–19.

Google Scholar

Уайт, С. Р., Соттос, Н. Р., Джебель, П. Х., Мур, Дж. С., Кесслер, М. Р., Шрирам, С. Р., и др. (2001). Автономное заживление полимерных композитов. Природа 409, 794–797. doi:10.1038/35057232

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Woola, RP (2008). Самовосстанавливающиеся материалы: обзор. Мягкая материя 4, 400–418. doi:10.1039/b711716g

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ву, А.С.Н., и Тайб, С. (2013). Выбор подходящих характеристик для контроля теплового состояния электрооборудования с использованием инфракрасной термографии. Инфракрасный физ. Тех. 61, 184–191. doi:10.1016/j.infrared.2013.04.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Л., Цянь, В.Дж., и Пэн, Дж. (2019). Гибкий датчик температуры с трафаретной печатью на основе композита FG/CNT/PDMS с постоянным TCR. Матер. Избрать. 30 (10), 9593–9601.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ву, З., Ли, К., и Хартингс, Дж. (2017). Гибкий датчик температуры на основе Polysilion для мониторинга мозга с высоким пространственным разрешением. J. Micromechanics Microengineering 27, 025001. doi:10.1088/1361-6439/aa4e99

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сяо С., Че Л., Ли С. и Ван Ю. (2015). Ключевая технология микромеханических матриц датчиков температуры на гибкой полиимидной подложке. China Machinery Industry 15, 184–188.

Google Scholar

Ямамото Ю., Такада Н. и Арье А. (2017). Эффективный датчик температуры кожи и стабильный датчик ЭКГ без липкого геля для гибкого медицинского пластыря, пригодного для носки. Доп. Здоровьеc. Матер. 6, 1700495. doi:10.1002/adhm.201700495

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ян X., Уолкотт А., Ван Г., Собо А., Фитцморрис Р. К., Цянь Ф. и др. (2009). Массивы нанопроволок ZnO, легированные азотом, для фотоэлектрохимического разделения воды. Нано Летт. 9, 2331–2336. doi:10.1021/nl

2q

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ян, Ю., и Урбан, М.В. (2013). Самовосстанавливающиеся полимерные материалы. Хим. соц. Ред. 42, 7446–7467. doi:10.1039/c3cs60109a

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Yang Y., Zhang H., Zhu G., Lee S., Lin ZH и Wang ZL (2013). Гибкая гибридная энергетическая ячейка для одновременного сбора тепловой, механической и солнечной энергии. ACS Nano 7, 785–790. doi:10.1021/nn305247x

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ye, T., Wang, Q., Tian, ​​C., Singh, R., Zhang, Y., Liu, Z., et al. (2020). Дунцин, «Многофункциональная электронная кожа на основе промежуточных гелей перовскита. Доп. Электрон. Матер. 6 (3), 1

1.

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ying, H. , Wei, L., Xiaowen, Z., Chao, L., and Yunjian, G. (2011). Разработка и эксперимент с гибкими многофункциональными тактильными датчиками для кожи робота. Робот. 33 (3), 347–353.

Google Scholar

Инкуй Ю., Стуббе С. Х. и Вольфганг Х. (2015). Ветровая, гидро- или смешанная возобновляемая энергия: предпочтение электроэнергии при увеличении доли возобновляемой энергии. Энергетическая политика 97, 521–531.

Google Scholar

Yokota, T., Inoue, Y., Terakawa, Y., Reedera, J., Kaltenbrunner, M., Wared, T., et al. (2015). Сверхгибкие датчики физиологической температуры большой площади для многоточечных измерений. ПНАС 112 (47), 14533–14538. doi:10.1073/pnas.1515650112

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Йокота Т., Иноуэ Ю. и Теракава Ю. (2015). Сверхгибкие датчики физиологической температуры большой площади для многоточечных измерений. ПНАС 112 (47), 14533–14538. doi:10.1073/pnas. 1515650112

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Yu, H., He, X., Ding, W., Hu, Y., Yang, D., Lu, S., et al. (2017). Автономная система контроля динамических перемещений на основе трибоэлектрического акселерометра. Доп. Энерг. Матер. 7, 1700565–1700672. doi:10.1002/aenm.201700565

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Замри, М. Х., М. Акил, Х., Мохд Исхак, З. А., и Абу Бакар, А. (2015). Влияние различных загрузок и размеров волокон на ненасыщенные полиэфирные композиты, армированные пултрузионным волокном кенафа. Полим. Композиции 36 (7), 1224–1229. doi:10.1002/pc.23025

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжан К., Чжао Т. С., Сюй К., Ан Л. и Чжао Г. (2015). Влияние рабочей температуры на производительность ванадиевых батарей Redoxflow. Заяв. Энерг. 155, 349–353. doi:10.1016/j.apenergy.2015.06.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, F., Zang, Y. , Huang, D., Di, C. и Zhu, D. (2015). Гибкие и автономные двухпараметрические датчики температуры и давления с использованием органических термоэлектрических материалов, поддерживаемых микроструктурой каркаса. Нац. коммун. 6, 8356. doi:10.1038/ncomms9356

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Zhang, W., Ji, X., Zeng, C., Chen, K., Yin, Y. and Wang, C. (2017). Новый подход к получению прочных и обратимых изменяющих цвет полиэфирных тканей с использованием нанокапсул кремнезема с термохромным лейкокрасителем. Дж. Матер. хим. С 5 (32), 8169–8178. doi:10.1039/c7tc02077e

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Zhang, W., Ji, X., and Zheng, C. (2017). Новый подход к получению прочных и обратимых изменяющих цвет полиэфирных тканей с использованием нанокапсул кремнезема с термохромным лейкокрасителем. Дж. Матер. хим. С 5, 8169–8178. doi:10.1039/c7tc02077e

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжао Дж. , Чжан Ю. и Хуанг Ю. (2018). 3D-печать волоконных электродов для интегрированного электронного устройства, полностью состоящего из волокон, путем гибридизации асимметричного суперконденсатора и датчика температуры. Доп. науч. 5, 1801114. doi:10.1002/advs.201801114

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чжао, Х.-Х., Ма, С.-Н., Лонг, Х., Юань, Х., Тан, С.Ю., Ченг, П.К., и др. (2018). Многофункциональный датчик на основе пористого углерода, полученного из металлоорганических каркасов, для мониторинга состояния здоровья в режиме реального времени. Приложение ACS Матер. Интер. 10, 3986–3993. doi:10.1021/acsami.7b16859

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чжэн, К., Фелипе Роблес, П., и Йонг, З. (2019 г.). Адаптация температурного коэффициента сопротивления серебряных нанопроволок и нанокомпозитов и их применение в качестве растягиваемых датчиков температуры. Приложение ACS Матер. Интер. 11 (19), 17836–17842.

Google Scholar

Zhu, C., Chortos, A., Wang, Y., Pfattner, R., Lei, T., Hinckley, A.C., et al. (2018). Растягивающиеся термочувствительные цепи с подавлением деформации на основе транзисторов из углеродных нанотрубок. Нац. Избрать. 1 (3), 183–190. doi:10.1038/s41928-018-0041-0

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Датчики температуры | Датчики температуры в сборе

---

Датчики температуры в сборе

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры впускного воздуха (AIT) A-1325/A-1326

Thermometrics Датчик температуры A-1325/A-1326 контролирует температуру входящего потока воздуха на впуске двигателя и выдает выходной сигнал, пропорциональный температуре воздуха. Этот сигнал может быть использован в качестве входного сигнала для датчика температуры или в качестве входного сигнала для блока управления двигателем (ECU). Затем ECU использует эту информацию для регулировки подачи топлива и оптимизации соотношения воздух-топливо для обеспечения наиболее эффективного сгорания.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры аккумуляторной батареи A-1589

Датчик температуры аккумуляторной батареи Thermometrics представляет собой датчик температуры с кольцевой клеммой, который измеряет температуру поверхности. Важно следить за температурой гибридных аккумуляторов для защиты от перезарядки, а также для оптимизации работы аккумуляторов.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры обмотки двигателя A-1737

Thermometrics Датчик температуры обмотки двигателя A-1737 обеспечивает измерение температуры обмотки двигателя для обнаружения увеличения тока, которое может привести к сбоям, а также для контроля температуры обмоток двигателя для предупреждения о перегреве условия.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры испарителя A-1743

Датчик температуры испарителя Thermometrics используется для измерения внутренней температуры испарителя. Испаритель охлаждает хладагент в системе HVAC. Поскольку сердцевина испарителя работает при температурах, очень близких к 0°C, важно иметь точный и надежный термистор для измерения его температуры, чтобы предотвратить замерзание сердцевины.

Термометрические датчики в сборе | A-1762 Датчик температуры топлива (FTS)

Термометрический датчик температуры топлива (FTS) предназначен для измерения температуры топлива в автомобиле и передачи этой информации в блок управления двигателем, чтобы он мог оптимизировать соотношение топливовоздушной смеси в зависимости от температуры топлива. относительно температуры всасываемого воздуха. Датчик позволяет автомобилю работать с максимальной эффективностью в зависимости от температуры.

Термометрические датчики в сборе | A-1883 Датчик температуры трансмиссионной жидкости (TFT)

Thermometrics Датчик температуры трансмиссионной жидкости (TFT) измеряет температуру трансмиссионной жидкости. Он обеспечивает ввод в модуль управления для изменения схемы переключения для более плавного переключения в автоматических коробках передач, а также обеспечивает защиту от перегрева путем блокировки гидротрансформатора.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры ядра испарителя A-1931

Датчик температуры ядра испарителя

Thermometrics измеряет температуру ядра испарителя в системе ОВКВ автомобиля, чтобы он не замерзал и предотвращал дорогостоящий ремонт. Сверхмалое время отклика способствует повышению эффективности системы HVAC, позволяя испарителю работать при температуре, близкой к 0°C, без риска замерзания.

Термометрические датчики в сборе | A990 Сменный термистор NTC в сборе

Термометрические блоки серии A990 со сменными термисторами NTC состоят из согласованных пар небольших терморезисторных шариков в стеклянной оболочке, которые соединены последовательно или параллельно. Эти узлы доступны в различных стилях, что позволяет использовать их для измерения температуры жидкостей или твердых тел или помещать в более крупные корпуса, такие как иглы для подкожных инъекций или закрытые наконечники. Узлы обеспечивают взаимозаменяемые характеристики сопротивление-температура в чрезвычайно малых, быстродействующих пакетах, с которыми легко обращаться.

Термометрические датчики в сборе | AB6 Термисторная сборка NTC

Thermometrics NTC Термисторная сборка серии AB6 состоит из небольших термошариков и GC (стеклянных чипов), приваренных к изолированным удлинителям. Узлы Thermobead и GC используются там, где небольшой термистор должен быть дополнительно подключен к более длинным проводам, а также для приложений, требующих быстрого измерения отклика в ограниченном пространстве.

Термометрические датчики в сборе | Accusolve Дизельный сажевый фильтр (DPF) Датчик сажи

Датчик сажи Accusolve для дизельного сажевого фильтра (DPF) Thermometrics использует радиочастотную технологию для обеспечения точного измерения накопленной сажи в сажевом сажевом фильтре, предоставляя данные о загрузке сажи в режиме реального времени и управляя процессом регенерации сажевого фильтра в режиме реального времени с обратной связью.

Термометрические датчики в сборе | Активный датчик температуры Incar

Thermometrics Активный датчик температуры Incar (AIT) предназначен для измерения температуры в салоне автомобилей, оснащенных автоматизированной системой контроля температуры, обеспечивающей повышенный комфорт в салоне и повышенную эффективность системы контроля температуры автомобиля.

Термометрические датчики в сборе | Клейкие поверхностные датчики

Термометрические клейкие поверхностные датчики оснащены чашкой для поверхностного монтажа для использования в качестве датчиков температуры кожи или на плоских поверхностях. Они состоят из небольших шариков, дисков или термисторов наружным диаметром <0,100 дюйма с экранированными, изолированными или коаксиальными кабельными удлинителями, а также рассчитаны на максимальную температуру от 140°F до 500°F (от 60°C до 260°C).

Термометрические датчики в сборе |Тип MA — Биомедицинские чип-термисторы

Биомедицинские термисторные сборки Thermometrics типа MA предназначены для использования в приложениях, включающих как периодический, так и непрерывный мониторинг температуры пациента. Повторяемость и быстрое реагирование необходимы не только для периодических требований к температуре, связанных с измерениями оральной и ректальной лихорадки, но также и для постоянного мониторинга, часто необходимого во время индуцированной гипотермии и общей анестезии или при уходе за младенцами и недоношенными детьми.

Термометрические датчики в сборе | Защелкивающиеся датчики для труб и поверхностей — тип JW/JC

Thermometrics Водонепроницаемые защелкивающиеся датчики для труб и поверхностей типа JW/JC представляют собой термисторы типа NTC или PTC на керамическом/металлическом башмаке, запечатанном в полимерном корпусе и снабженные гибкие двухкабельные соединения. Подходит для использования в условиях высокой конденсации и периодического погружения в воду. Типичные области применения включают управление газовыми котлами, бытовыми системами водоснабжения, кондиционерами, входом и выходом радиатора, электрическим душем и торговыми автоматами.

Термометрические датчики в сборе | Комбинированный датчик влажности, давления и температуры

Комбинированный датчик влажности, давления и температуры

Thermometrics представляет собой интеллектуальный комбинированный датчик впускного коллектора, способный обеспечивать до пяти измерений, включая относительную влажность, температуру, давление в коллекторе и атмосферное давление . ..

Датчик Thermometrics Сборки | Датчик температуры головки цилиндров (CHT)

Термометрический датчик температуры головки цилиндров предназначен для замены одного из болтов крепления головки цилиндров на дизельном двигателе. Датчик предназначен для измерения температуры головки блока цилиндров и подачи сигнала водителю транспортного средства в случае перегрева двигателя.

Термометрические датчики в сборе | Датчик высокой температуры выхлопных газов

Термометрический датчик высокой температуры выхлопных газов контролирует температуру до и после системы SCR в двигателях транспортных средств в рамках стратегии управления двигателем. Он разработан для быстрого отклика, оптимизирован для рассеивания тепла и подходит для высоких вибраций и агрессивных сред.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры рециркуляции отработавших газов (EGR)

Thermometrics Датчик температуры рециркуляции отработавших газов (EGR) используется для контроля температуры в нескольких местах дизельного двигателя в рамках стратегии управления двигателем. Доступны версии с температурой 150°C и 300°C, датчик высокой температуры используется в выхлопных газах, а датчик низкой температуры используется в потоке всасываемого воздуха. Оба рассчитаны на быстрое реагирование, оптимизированы для рассеивания тепла и подходят для высоких вибраций и коррозионных сред.

Термометрические датчики в сборе | Быстродействующий термисторный узел NTC серии JD

Thermometrics NTC Быстродействующие датчики серии JD представляют собой термисторные узлы в металлическом корпусе с гибкими проводами. Типичные области применения включают электрические душевые кабины и другие водяные приборы/системы, где требуется быстрое и точное управление.

Термометрические датчики в сборе | GE-1495 Датчик температуры воды (WTS)

Термометрический датчик температуры воды (WTS) контролирует температуру охлаждающей жидкости, прокачиваемой вокруг блока цилиндров для охлаждения двигателя, чтобы уведомить водителя транспортного средства, если двигатель начинает перегреваться. Цель состоит в том, чтобы сообщить водителю о перегреве двигателя, чтобы автомобиль мог быть остановлен и двигатель выключен до того, как тепло приведет к необратимому повреждению двигателя.

Термометрические датчики в сборе | Датчик из нержавеющей стали GE-1571 с гибкими выводами

Thermometrics Датчик GE-1571 из нержавеющей стали с гибкими выводами предназначен для работы в жестких условиях вибрации в автомобилях, небольших газовых двигателях, мотоциклах и подвесных двигателях. В дополнение к своей прочности, этот датчик обеспечивает быстрое реагирование с температурным диапазоном от –40°C до 230°C.

Термометрические датчики в сборе | GE-1763 Датчик температуры масла (OTS)

Термометрический датчик температуры масла (OTS) отслеживает температуру моторного масла в автомобиле и отображает это измерение для пассажиров автомобиля. Если автомобиль работает при слишком высокой температуре, двигатель может быть поврежден.

Термометрические датчики в сборе | GE-1856 Датчик температуры впускного воздуха (IAT)

Thermometrics Датчик температуры впускного воздуха GE-1856 (IAT) отслеживает температуру поступающего в двигатель воздуха и выдает выходной сигнал, пропорциональный температуре воздуха. Этот сигнал можно использовать в качестве входного сигнала для подачи сигнала на блок управления двигателем (ECU), который использует эту информацию для регулировки подачи топлива и оптимизации соотношения воздух-топливо для обеспечения наиболее эффективного сгорания. GE-1856 также подходит для измерения температуры воздуховодов в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха без конденсации.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры хладагента GE-1920 HVAC

Thermometrics Датчик температуры хладагента GE-1920 HVAC измеряет температуру хладагента как на стороне высокого давления, так и на стороне низкого давления линии. Модуль управления использует эту информацию, чтобы максимизировать производительность системы HVAC.

Термометрические датчики в сборе | GE-1923 Датчик температуры наружного воздуха (OAT)

Thermometrics Датчик температуры наружного воздуха GE-1923 (OAT) измеряет температуру снаружи салона автомобиля и передает данные о температуре наружного воздуха на контроллер автоматической системы HVAC. Контроллер использует эту температуру для управления внутренней температурой автомобиля. Датчик также предоставляет пассажирам автомобиля показания температуры снаружи автомобиля, что особенно полезно при движении в условиях, близких к морозу или морозу.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры жидкости общего назначения GE-2133

Thermometrics Датчики температуры жидкости общего назначения серии GE-2133 измеряют и контролируют температуру различных жидкостей. Конструкция с пружинным зажимом фиксирует датчик на месте и обеспечивает быстроту установки и снятия.

Термометрические датчики в сборе | Канальный датчик температуры GE-2142 HVAC

Thermometrics Канальные датчики температуры GE-2142 HVAC являются решениями OEM для измерения температуры воздуха в вентиляционных каналах. Эти датчики обеспечивают выходной сигнал, пропорциональный температуре воздуха в воздуховоде. Этот сигнал можно использовать в качестве входного сигнала для контроллера, который интерпретирует сигнал и соответствующим образом регулирует выходные параметры.

Термометрические датчики в сборе | Проточный датчик температуры жидкости

Thermometrics Проточные датчики температуры контролируют температуру проходящей через них жидкости. Модуль управления системой получает это значение температуры и использует контур управления для управления общей температурой системы. Это может быть температура двигателя, температура нагревателя, температура промышленной подачи и т. д.

Термометрические датчики в сборе | JS6780 Активный датчик Incar

Датчик Thermometrics Active Incar Sensor показывает температуру в салоне легковых автомобилей. Поскольку в нем используется вентилятор для непрерывной подачи воздуха мимо термистора для точного считывания температуры, для него не требуется трубка Вентури.

Термометрические датчики в сборе | Датчик температуры для суровых условий JS8746

Thermometrics Датчик температуры для суровых условий JS8746 был разработан для решения всех аспектов измерения температуры в системах управления HVAC на рынке контейнеровозов, в дополнение к промышленным применениям, таким как компрессоры, конденсаторные агрегаты, тепловые насосы, кондиционирование воздуха. Благодаря использованию материалов и стандартов сборки, которые повышают способность датчика противостоять проникновению воды и разрушению в морской среде, датчик соответствует установленным законом требованиям к измерению температуры и ожидаемым рабочим характеристикам.

Термометрические датчики в сборе | Датчик печи Серия JB

Термометры Датчики печи серии JB типа NTC представляют собой термисторы в стеклянной капсуле, размещенные в корпусе датчика из нержавеющей стали с выводными проводами из ПТФЭ, на конце которых имеется соединительный узел. Типичные области применения включают бытовые печи и комбинированные микроволновые печи.

Термометрические датчики в сборе | Самоклеящийся датчик температуры поверхности

Термометрические датчики температуры поверхности с самоклеящимся покрытием предназначены для промышленных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, обычно для размещения на внешней стенке резервуара для воды или бойлера. Они также подходят для резервуаров-накопителей, работающих в сочетании с системами нагрева воды на солнечных батареях.

Термометрические датчики в сборе | Одиночный солнечный датчик

Thermometrics Одиночные солнечные датчики устанавливаются на IP-панели автомобиля рядом с передним окном и используют количество внешнего солнечного света, попадающего в автомобиль, для помощи в управлении системой HVAC. Одиночный солнечный датчик имеет внутри одну фотодиодную ячейку и используется в ATC независимого типа, измеряя количество света слева направо с помощью фильтров, активирующих угловой свет.

Термометрические датчики в сборе | Тип FL Низкопрофильный датчик температуры NTC

Низкопрофильный датчик температуры NTC Thermometrics типа FL состоит из термистора NTC, заключенного в плоскую гибкую цепь (FFC) с тонкопленочным защитным покрытием. Благодаря низкому профилю (максимальная толщина 1,0 мм) и гибкости, соответствующей контуру, этот датчик идеально подходит для работы в ограниченном пространстве.

Термометрические датчики в сборе | Водонепроницаемый датчик температуры IP68 типа JI/JIC

Thermometrics Водонепроницаемый датчик температуры IP68 включает термисторы типов JI и JIC NTC. Оба типа отформованы на гибком круглом кабеле с опциональным корпусом из нержавеющей стали. Широкий диапазон применения. Дополнительные варианты характеристик сопротивление-температура, длины проводов и длины корпуса.

Термометрические датчики в сборе | Чип-термистор NTC типа JR в бирке с проушиной

Thermometrics Термисторы с NTC-чипом типа JR в бирке с проушиной представляют собой термисторы с изолированным гибким проводом, помещенные в бирку с проушиной. Они подходят для измерения температуры поверхности. Типичные области применения включают полупроводниковые радиаторы и панели корпуса.

Термометрические датчики в сборе | WTF083B001-02A0 Датчик температуры охлаждающей жидкости (CTS)

Термометрический датчик температуры охлаждающей жидкости (CTS) отслеживает температуру охлаждающей жидкости, прокачиваемой вокруг аккумулятора для охлаждения модуля аккумуляторной батареи электромобилей EV/PHEV. Если аккумуляторный модуль начинает перегреваться, датчик температуры охлаждающей жидкости передает сигнал в систему управления батареями (BMS). BMS использует эту информацию, чтобы предотвратить повреждение аккумуляторных батарей и максимизировать производительность.

Термометрические датчики в сборе | Комбинированный датчик давления и температуры

Thermometrics Комбинированный датчик давления и температуры обеспечивает измерение как давления, так и температуры в одном сенсорном блоке. Для надежных и точных измерений датчик использует термисторную технологию NTC для измерения температуры, а также технологию микроэлектромеханических систем на основе кремния (MEMS) для измерения абсолютного давления. Этот узел датчика также имеет надежную защиту внутренней цепи и герметичную интегральную систему соединения, что делает его идеальным для применения в автомобилях, тяжелой технике, сельском хозяйстве, электромобилях и генераторных установках.

6 Определения типов датчиков температуры и варианты использования

Профилактическое обслуживание

Датчики температуры — это устройства на оборудовании, которые отслеживают температуру окружающей среды, оценивают показания и измеряют воздействие тепловых условий. Датчики температуры, вероятно, являются одними из наиболее широко используемых и наиболее полезных в повседневной жизни для широкой публики. Большинство людей используют их, даже не задумываясь об этом, в виде своей системы HVAC. Но эти датчики выходят далеко за рамки простого обеспечения нашего комфорта.

Окунитесь в мир промышленных датчиков температуры. Эти тихие маленькие предметы обеспечивают бесперебойную работу мира машин (в некоторых случаях буквально). Отодвинем маленькие пластиковые полочки, защищающие эти датчики температуры, и посмотрим.

5. Датчик температуры сопротивления (RTD)

Эти датчики коррелируют сопротивление элемента RTD с температурой для измерения температуры. Они обеспечивают наибольшую точность и, как правило, самые дорогие.

Термометры сопротивления лучше всего подходят, когда требуется высокий уровень точности.

6. Отрицательный температурный коэффициент (NTC)

Наконец, датчики с отрицательным температурным коэффициентом обеспечивают постоянное сопротивление, которое коррелирует с изменениями температуры. Как правило, сопротивление высокое при более низких температурах и уменьшается при повышении.

Это еще один специализированный датчик, который используется в нескольких, но важных приложениях.

Популярные варианты использования датчиков температуры

Теперь, когда мы рассмотрели основные датчики, пришло время посмотреть, на что они способны. Каковы некоторые распространенные и не очень распространенные места, где обычно используются датчики температуры?

Холодильники

Сначала вездесущий холодильник. Если они не работают, у кого-то плохой день. Небольшие колебания могут привести к замерзанию всего устройства и порче содержимого.

Хотя могут использоваться более простые датчики, специализированным компаниям могут потребоваться датчики температуры гораздо более высокого качества, в зависимости от того, что именно вмещает холодильник.

Холодильное хранилище

Подобно холодильникам, холодильные устройства зависят от этих датчиков, чтобы поддерживать различные, постоянные температуры продуктов. Они могут быть намного холоднее, чем холодильники, но принцип остается тем же.

В мониторинге холодильных камер используется целый ряд датчиков, от общих до узкоспециализированных.

Котлы

На противоположной стороне теплового спектра находятся котлы. Все согласны с тем, что котлы нуждаются в каком-то контроле. И это то, что датчик температуры делает лучше всего.

Характер котлов требует наличия современных датчиков!

Подшипники

Менее известным применением датчиков температуры являются различные типы подшипников, от которых зависит работа оборудования. В этих случаях датчики обычно измеряют тепло, возникающее в результате слишком большого или слишком малого трения.

HVAC

Как упоминалось ранее, датчики и интерфейсы HVAC являются одними из наиболее распространенных датчиков, с которыми сталкиваются люди.

Поскольку эти системы существуют уже некоторое время, они могут быть устаревшими и неэффективными. Это хорошая идея, чтобы взглянуть на старые системы и посмотреть, соответствуют ли они спецификациям.

Электрические

Электрические системы могут также использовать датчики температуры как часть их контроля и обслуживания. Плохие электрические соединения создают тепло, что является признаком того, что все идет не так, как должно.

В отличие от других ручных методов, датчик может определить это намного быстрее и предупредить нужных людей

ИТ

ИТ не совсем та область, о которой думает большинство людей, когда думают о вещах, чувствительных к теплу или холоду. Тем не менее, банки серверов, компьютерные компоненты и другие устройства должны поддерживаться в оптимальном диапазоне температур.

И это то, что отслеживают прикрепленные к ним датчики.

Солнечная энергия

Наконец, датчики температуры используются во многих солнечных энергетических установках и приложениях. Солнечные элементы, которые не работают должным образом, выделяются на этих устройствах, что позволяет обслуживающему персоналу принимать меры.

Это может быть случай, когда используются инфракрасные датчики.

Датчик температуры, готовый к работе с технологией Интернета вещей

Многие из описанных выше преимуществ проявляются только тогда, когда вы можете получить доступ к данным, которые собирают эти датчики, и прочитать их. Раньше, а в некоторых случаях и сегодня, это можно было сделать только на самом датчике. Это не большая проблема, если вы используете только несколько датчиков. Однако чем больше датчиков вы используете, тем больше вам нужна центральная база данных.

Беспроводные датчики температуры дальнего действия UpKeep предназначены именно для этого. Его простой интерфейс, наряду с уникальной настройкой, гарантирует, что вы сможете быстро и легко контролировать показания температуры.

Окончательный отчет

Область датчиков температуры быстро развивается и меняется, чтобы соответствовать потребностям сегодняшнего дня. Это действительно захватывающее время для компаний, которые нуждаются в этих устройствах и используют их ежедневно. Почти наверняка в ближайшем будущем будет разработано и развернуто больше датчиков температуры.

Однако сегодня датчики намного мощнее, чем даже датчики пятилетней давности, и компании этим пользуются. С появлением Интернета вещей и интеллектуальных датчиков существует очень мало ограничений на то, какие температуры можно и нельзя контролировать сегодня.

И это, пожалуй, самое интересное.

Безопасность IIoT: знайте риски, принимайте превентивные меры

Возможность подключения, которая позволяет IIoT доставлять огромные объемы данных, также предоставляет хакерам потенциальный доступ к данным и контроль над критически важными устройствами.

Что такое DFMEA: как использовать Design FMEA для обеспечения безопасности бизнеса

Анализ видов и последствий ошибок проектирования (DFMEA) — это инструмент процесса, который помогает компаниям обнаруживать и устранять ошибки проектирования.

Что такое анализ уровня ремонта (LORA)?

Не вдаваясь в подробности, анализ уровня ремонта, или LORA, представляет собой процесс, используемый для определения того, когда и где следует ремонтировать актив.

НАЧАТЬ

Запишитесь на индивидуальный тур сегодня.

Информация защищена на 100%.

Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство. Политика конфиденциальности

Датчик температуры — MTE-THOMSON

Эксплуатация

Это «термометры», которые преобразуют температуру в электрические сигналы для их интерпретации бортовыми электронными системами.

 

Применение

Используется в автомобилях с электронным впрыском топлива для следующих измерений:

• Температура охлаждающей жидкости двигателя:  измерение температуры охлаждающей жидкости в двигателях с водяным охлаждением или температуры масла в двигателях с воздушным охлаждением.
• Температура воздуха в топливной системе:  измерение температуры впускного воздуха.
• Температура окружающего воздуха,  внутренняя и внешняя: В электронных климатических системах для измерения температуры воздуха.
• Температура батареи:  В интегрированных системах управления генератором, измерение температуры батареи.

 

Принцип работы

Основным компонентом, используемым в датчиках температуры для автомобильных систем, являются термисторы (резисторы типа NTC). Эти датчики состоят из капсулы или опоры, на которой собран элемент NTC. ( Рис.1 ). Как показано на ( рис. 2 ), основной характеристикой термистора (NTC: отрицательный температурный коэффициент) является резкое изменение его электрического сопротивления в зависимости от его температуры.

.

Сборка датчика зависит от его использования на двигателе. Когда его целью является измерение температуры охлаждающей жидкости двигателя, термистор NTC располагается внутри защищенной капсулы, изолирующей его от жидкой охлаждающей жидкости.
Для датчиков, предназначенных для измерения температуры воздуха (охлаждение воздуха, наружный/внутренний воздух), элемент NTC остается открытым для потока воздуха.
Примечание:  Датчик температуры воздухообмена (ACT) может быть связан с датчиком абсолютного давления в коллекторе (MAP), образуя комбинированный датчик, который в некоторых случаях обозначается как MAT

 

Расположение

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя :  В корпусе термостата, на блоке цилиндров или на основании впускного коллектора. в случаях, когда через него протекает охлаждающая жидкость (двигатели на спиртовом топливе).
Датчик замены воздуха или температуры топливной системы:  Во впускном коллекторе (многоточечные системы) или в крышке корпуса дроссельной заслонки (одноточечные системы).

 

Используйте

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя – Используется для:

• Регулировка топливной смеси: обогащение смеси при холодном двигателе.
• Регулировка синхронизации: вызывает задержки при горячем двигателе во избежание детонации.
• Управление вентилятором радиатора.

Датчик температуры воздуха в топливной системе – Используется для:

• Регулировки точки зажигания.
• Рассчитайте массу охлаждающего воздуха на входе в системах «скорость/плотность».

 

Когда не работает

• Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя: увеличивает потребление. В системах раннего зажигания может привести к захлебыванию двигателя.
• Датчик температуры воздуха в топливной системе: детонация; неравномерный холостой ход, перегрев.

 

Техническое обслуживание

Важные действия при замене датчика температуры:

• Избегайте чрезмерного затягивания.
• Выпустить воздух (удалить пузырьки воздуха) из системы охлаждения.

 

Диагностика

Для этих датчиков существует три типа отказа:

1. 1. Датчик отправляет неверную информацию, но в пределах рабочего диапазона.
   2. Датчик отправляет неверную информацию за пределы рабочего диапазона (датчик в коротком замыкании или обрыве цепи).
   3. Информация неверна (короткое замыкание или обрыв цепи) для некоторых температур (перемежающийся сбой).

 

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Во всех случаях диагностику можно проводить с помощью контрольно-измерительного оборудования (сканера) или вольтметра.
Для случая 1:  Используйте режим «проверка рабочих параметров» и сравните его с текущей температурой двигателя или температурой воздуха на впуске.
Для случая 2:  Используйте режим «Чтение сохраненных ошибок».
Для случая 3:  При подключенном датчике и с помощью вольтметра проверьте наличие пиков напряжения в измерении сигнала датчика, пока двигатель прогревается от температуры окружающей среды до надлежащей рабочей температуры. Анализ датчика (короткое замыкание или обрыв цепи) выполняется с помощью омметра. Для проверки калибровки, помимо омметра, крайне важно иметь вольт-амперную характеристику и градуировочные характеристики, поставляемые производителем.

 

Cares

• Всегда проверяйте правильный датчик температуры для каждой модели автомобиля.

• Никогда не выполняйте текущий ремонт, пока система охлаждения еще горячая. Существует высокий риск ожогов.
• При любых признаках чрезмерной температуры припаркуйте автомобиль в безопасном месте и немедленно выключите двигатель, иначе вы можете повредить двигатель.
• Еженедельно проверяйте уровень охлаждающей жидкости на холодном двигателе.
• Всегда используйте указанную охлаждающую жидкость и норму для вашего автомобиля.
• Не заполняйте бачок охлаждающей жидкости только простой водой, так как это приведет к разбавлению концентрации охлаждающей жидкости.
• Любое снижение уровня охлаждающей жидкости может указывать на утечку в системе охлаждения.
• Выполняйте профилактическое обслуживание термостатов каждые 30 000 км.

 

Гарантия

На всю продукцию MTE-THOMSON распространяется гарантия сроком 01 (один) год на отсутствие дефектов, вызванных дефектами материалов или производства.